IC制造公司探尋產(chǎn)業(yè)合作新路 特殊工藝為低功耗產(chǎn)品背書.ppt

1、IC制造公司探尋產(chǎn)業(yè)合作新路 特殊工藝為低功耗產(chǎn)品背書,半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)該發(fā)揮技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模的優(yōu)勢(shì)，用協(xié)作促進(jìn)創(chuàng)新，共同應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)升級(jí)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。同時(shí)，芯片制造企業(yè)應(yīng)采用新材料、新器件結(jié)構(gòu)和特殊的低漏電工藝降低器件功耗。 “摩爾定律”指引著IC(集成電路)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向，根據(jù)英特爾的“鐘擺戰(zhàn)略”(每?jī)赡旮乱淮喂に?，每?jī)赡旮乱淮渭軜?gòu))，32納米芯片將于2009年面市。與此同時(shí)，由于技術(shù)更新要求企業(yè)必須對(duì)研發(fā)增加巨額投入，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“吞金獸”本性暴露無(wú)遺，“摩爾定律”也成了檢驗(yàn)企業(yè)實(shí)力的試金石。,IC企業(yè)強(qiáng)化縱向協(xié)作 在今年的IC制造年會(huì)上，東電電子(上海)有限公司總裁陳捷向與會(huì)的業(yè)內(nèi)人

2、士介紹，隨著技術(shù)向高端推進(jìn)，在IC業(yè)界處于第一集團(tuán)的領(lǐng)跑公司越來(lái)越少，在2007年，業(yè)內(nèi)還有10家大公司能跟上“摩爾定律”的腳步，而到2008年，能跟上這一步伐的公司只剩下6家。 在先后于京滬兩地舉辦的臺(tái)積電2008年度技術(shù)研討會(huì)上，臺(tái)積電全球業(yè)務(wù)及行銷副總裁陳俊圣表示，從增長(zhǎng)率來(lái)看，最近幾年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的增速有所放緩，但是用于創(chuàng)新的投入?yún)s保持較高的增長(zhǎng)率。據(jù)他透露，對(duì)于新工藝的研發(fā)費(fèi)用，如果把0.25微米節(jié)點(diǎn)記為1的話，那么在65納米節(jié)點(diǎn)為10，在32納米節(jié)點(diǎn)則為13；此外，建設(shè)一條月產(chǎn)能為3萬(wàn)片晶圓的12英寸65納米生產(chǎn)線所需的投入是30億美元，而建設(shè)同等規(guī)模的12英寸32納米生產(chǎn)線所需的投

3、入則高達(dá)50億美元?？梢?，半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該發(fā)揮各自的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模的優(yōu)勢(shì)，用協(xié)作促進(jìn)創(chuàng)新，共同應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)升級(jí)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。,當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入90納米之后，DFM(可制造性設(shè)計(jì))變得必不可少，這使得IC設(shè)計(jì)公司與晶圓代工廠必須更加密切地協(xié)作。中芯國(guó)際SoC(片上系統(tǒng))研發(fā)中心吳漢明博士在接受中國(guó)電子報(bào)記者采訪時(shí)表示：“DFM既與工藝緊密相關(guān)，也與設(shè)計(jì)密不可分，工藝上的統(tǒng)計(jì)漲落在特征尺寸縮小時(shí)變得更加重要，這導(dǎo)致設(shè)計(jì)公司在早期的設(shè)計(jì)中必須考慮這種統(tǒng)計(jì)漲落對(duì)產(chǎn)品的良率和可靠性的影響。因此，工藝參數(shù)的偏差和設(shè)計(jì)中特征尺寸的余量都需要設(shè)計(jì)公司與集成電路制造公司越來(lái)越緊密地合作?！?今年4月，臺(tái)積電正式

4、宣布推出“開放創(chuàng)新平臺(tái)”(OIP)，融合了公司的工藝技術(shù)、IP(半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán))、生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)庫(kù)以及與之兼容的第三方IP、設(shè)計(jì)工具套件等，向IC設(shè)計(jì)公司提供垂直整合技術(shù)，協(xié)助其客戶大幅縮短IC生產(chǎn)流程，降低整體IC研發(fā)成本。OIP的推出是晶圓代工領(lǐng)先企業(yè)為應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向消費(fèi)電子時(shí)代轉(zhuǎn)型而采取的革新之舉，還需要在未來(lái)更長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)由市場(chǎng)對(duì)其實(shí)際成效作出判斷，但該舉措本身對(duì)促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)作無(wú)疑是具有積極作用。,由于IC設(shè)計(jì)復(fù)雜度越來(lái)越高，設(shè)計(jì)人員往往難以把握其設(shè)計(jì)電路的實(shí)際狀況，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)定“最差條件”，預(yù)留“安全空間”，以保證滿足產(chǎn)品規(guī)格的需要。正是這種無(wú)奈之下的“最壞

5、打算”形成了“過(guò)度設(shè)計(jì)”，造成了資源的浪費(fèi)。 為了盡可能地避免資源的浪費(fèi)，進(jìn)一步提升臺(tái)積電與先進(jìn)制程相關(guān)的設(shè)計(jì)及制造環(huán)節(jié)的精確度，臺(tái)積電制定了的AAA(主動(dòng)精準(zhǔn)保證)機(jī)制。該機(jī)制以芯片設(shè)計(jì)支持服務(wù)為導(dǎo)向，涵蓋了IC產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境中從芯片設(shè)計(jì)到制造的所有環(huán)節(jié)；此外，隨著工藝技術(shù)的演進(jìn)，該機(jī)制將更新其精確度標(biāo)準(zhǔn)。借助AAA機(jī)制，IC設(shè)計(jì)公司不但可以減少“過(guò)度設(shè)計(jì)”，而且能夠大幅提升芯片設(shè)計(jì)一次性成功的概率，并且縮短從試投片到量產(chǎn)之間的時(shí)間。,低功耗是業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn) 更小的線寬是半導(dǎo)體行業(yè)努力的方向，器件線寬越小，芯片的功耗就越?。涣硗?，這也可以減少芯片的面積，從而降低芯片制造的成本。然而，在集成電路制

6、造中采用二氧化硅作為CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的柵極絕緣材料，按等比縮小尺寸規(guī)律，隨著器件線寬的縮小，柵絕緣層的厚度也隨之減薄，漏電流急劇上升，從而導(dǎo)致器件的靜態(tài)功耗不斷攀升。2008年10月27日，在中芯國(guó)際北京技術(shù)研討會(huì)上，中芯國(guó)際設(shè)計(jì)咨詢及服務(wù)部的丁鴻鈞先生表示，在0.13微米工藝節(jié)點(diǎn)，器件的靜態(tài)功耗占總功耗的比例不到1/3，而在65納米工藝節(jié)點(diǎn)，靜態(tài)功耗占總功耗的比例可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)值。 在半導(dǎo)體業(yè)界，無(wú)論是IC設(shè)計(jì)公司和EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具供應(yīng)商，還是芯片制造企業(yè)和IP供應(yīng)商，都在致力于技術(shù)創(chuàng)新以降低器件功耗。對(duì)于芯片制造企業(yè)而言，采用新材料、新的器件結(jié)構(gòu)和特殊的低

7、漏電工藝是降低器件功耗的主要途徑。用高K(介電常數(shù))介質(zhì)取代二氧化硅作為柵極絕緣層，用金屬材料取代多晶硅作為柵電極就是從新材料著手的典型案例。,據(jù)計(jì)算，采取“高K+金屬柵”的方式可以把漏電流降低為原來(lái)的1/100。而SOI(絕緣層上硅)技術(shù)的應(yīng)用則從材料和器件結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手保證了低功耗的實(shí)現(xiàn)，可將器件的動(dòng)態(tài)功耗降低20%。低漏電工藝同樣也是降低器件漏電功耗的重要手段，以中芯國(guó)際90納米低漏電工藝為例，其漏電流比普通工藝漏電流降低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)；將90納米低漏電工藝提升到65納米節(jié)點(diǎn)之后，器件的功耗可以降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。 就產(chǎn)品應(yīng)用而言，模擬器件(尤其是電源管理芯片)也是降低能耗的主力。華虹

8、NEC把“模擬/電源管理”工藝平臺(tái)列為公司的四大戰(zhàn)略工藝平臺(tái)之一。日前，華虹NEC完成了0.5微米CA500C工藝模擬器件的開發(fā)，并且通過(guò)了工藝驗(yàn)證。上海華虹NEC市場(chǎng)副總裁高峰告訴中國(guó)電子報(bào)記者，為支持客戶的設(shè)計(jì)需求，CA500C工藝還提供了包括噪聲和失配(Mismatch)模型在內(nèi)的完善精準(zhǔn)的器件模型，以及更豐富的PDK(工藝設(shè)計(jì)工具包)，使得客戶設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確與容易實(shí)現(xiàn)。除了設(shè)計(jì)服務(wù)支持外，華虹NEC還為客戶提供如功能測(cè)試、可靠性測(cè)試和失效分析，同時(shí)也通過(guò)其合作伙伴提供掩膜版制作和封裝測(cè)試等一站式服務(wù)。華虹NEC將以其增值的晶圓代工服務(wù)為客戶帶來(lái)更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。,廠商策略 中芯國(guó)

9、際總裁兼首席執(zhí)行官?gòu)埲昃?著力提升產(chǎn)能與技術(shù) 半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，高速發(fā)展的IC產(chǎn)業(yè)改變了人類的生活方式。從2004年開始，全球IC產(chǎn)業(yè)的波動(dòng)幅度逐漸變小，增長(zhǎng)曲線變得更為平緩。進(jìn)入21世紀(jì)之后，中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速度明顯高于全球整體水平。2005年，中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)以408億美元的銷售額首次成為全球最大的IC(集成電路)消費(fèi)市場(chǎng)，市場(chǎng)份額占全球總量的21%；去年，中國(guó)IC市場(chǎng)份額以近1/3的占有率仍處于世界第一，銷售總額則達(dá)到750億美元；預(yù)計(jì)到2010年，中國(guó)的IC銷售額將達(dá)到1240億美元，在全球所占的份額將達(dá)到38%。不過(guò)，中國(guó)的IC制造能力還相對(duì)較弱，尚不能滿足國(guó)內(nèi)總需求量的20%，預(yù)計(jì)這一狀

10、況至少還將持續(xù)到2010年。 面對(duì)這種狀況，中芯國(guó)際首先致力于迅速提升產(chǎn)能。目前，中芯國(guó)際在上海、北京、天津等地總共擁有4座8英寸晶圓廠和3座12英寸晶圓廠，同時(shí)在成都和武漢分別有一座代為經(jīng)營(yíng)管理的8英寸和12英寸晶圓廠。此外，中芯國(guó)際在深圳的晶圓廠也開始建設(shè)。,在過(guò)去的5年中，中芯國(guó)際除了迅速提升產(chǎn)能之外，也與國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)公司、科研機(jī)構(gòu)、大專院校及政府部門充分合作，提高企業(yè)的技術(shù)水平。目前，中芯國(guó)際已經(jīng)量產(chǎn)0.35微米到90納米的邏輯產(chǎn)品(包括一般邏輯產(chǎn)品和低漏電、低電壓、高速邏輯產(chǎn)品)、數(shù)?；旌霞吧漕l產(chǎn)品，正在加速進(jìn)行65納米產(chǎn)品認(rèn)證和45納米產(chǎn)品研發(fā)。中芯國(guó)際的65納米工藝完全是由中芯國(guó)際

11、獨(dú)立開發(fā)的，而在45納米階段則引入了合作伙伴IBM公司的技術(shù)，加快研發(fā)進(jìn)度。 隨著光刻精度的提升，IC設(shè)備廠商在工藝開發(fā)過(guò)程中扮演的角色越來(lái)越重要。例如，浸潤(rùn)式光刻機(jī)的使用和OPC(光學(xué)鄰近校正)系統(tǒng)的引入為45納米工藝提供了硬件和軟件的保障。在提升技術(shù)水平的同時(shí)，企業(yè)還應(yīng)該加強(qiáng)專利申請(qǐng)以保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。截至2008年8月，中芯國(guó)際資深研發(fā)團(tuán)隊(duì)超過(guò)800人，共獲得了2204項(xiàng)專利申請(qǐng)?zhí)枴?中芯國(guó)際非常期待與中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)共贏，從設(shè)計(jì)服務(wù)、掩模版制造、芯片制造到凸點(diǎn)制作、晶圓測(cè)試以及芯片的封裝和測(cè)試，中芯國(guó)際可以為IC設(shè)計(jì)企業(yè)提供全方位的一站式服務(wù)。目前，中芯國(guó)際在北京、上海、深圳、成

12、都等地有14個(gè)MPW(多項(xiàng)目晶圓)服務(wù)中心，就近為IC設(shè)計(jì)企業(yè)提供服務(wù)。 (本文根據(jù)張汝京在“ICChina2008”主題演講上的發(fā)言整理，未經(jīng)本人確認(rèn)。),上海華虹NEC電子有限公司市場(chǎng)副總裁高峰 企業(yè)服務(wù)領(lǐng)域持續(xù)拓寬 根據(jù)不同的IC市場(chǎng)應(yīng)用，華虹NEC相繼開發(fā)了多種特色工藝，為躋身領(lǐng)先的特殊工藝代工服務(wù)商行列打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)這些特色工藝的整合，并與相應(yīng)的市場(chǎng)需求結(jié)合，華虹NEC確定了以嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器、模擬/電源管理、高壓及射頻為代表的四大戰(zhàn)略工藝平臺(tái)，并持續(xù)強(qiáng)化其核心技術(shù)能力。 在確立了以模擬電路為核心業(yè)務(wù)之一的戰(zhàn)略發(fā)展方向后，華虹NEC持續(xù)加強(qiáng)該業(yè)務(wù)領(lǐng)域的核心技術(shù)能力，以提

13、供更全面更可靠的工藝平臺(tái)，滿足模擬電路市場(chǎng)的發(fā)展需求。在模擬/電源管理工藝平臺(tái)上，華虹NEC充分運(yùn)用已有的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行主要用于電源管理產(chǎn)品的BCD等工藝的開發(fā)，目前，0.5微米CA500C工藝的模擬器件已經(jīng)開發(fā)完成，并且順利通過(guò)了工藝驗(yàn)證。 CA500C是基于華虹NEC成熟邏輯工藝所搭建的CMOS模擬工藝平臺(tái)，它延續(xù)了邏輯部分器件的成熟穩(wěn)定特性，并提供多種可供模擬電路設(shè)計(jì)的器件選擇。CA500C工藝的推出，豐富了模擬/電源管理工藝技術(shù)平臺(tái)的內(nèi)涵，使華虹NEC擁有更全面可靠的工藝線，滿足模擬電路市場(chǎng)的發(fā)展需求。,CA500C延續(xù)了華虹NEC0.5微米、5V的邏輯成熟工藝，在邏輯部分器件特

14、性維持不變的情況下，針對(duì)市場(chǎng)與客戶設(shè)計(jì)的需求，開發(fā)了豐富的可供模擬電路設(shè)計(jì)的器件選擇，如多種阻值的高精度高阻值電阻，高密度電容；又如DeepNWell(深N阱)技術(shù)，既可用于低噪聲設(shè)計(jì)，也可支持高放大系數(shù)的NPN器件；還提供了如耗盡型晶體管、多晶硅熔絲、OTP(一次性可編程)等器件，可以很好地滿足如開關(guān)電路、客戶編程等多種設(shè)計(jì)需求。 CA500C工藝穩(wěn)定性高，在音頻功放電路、模擬類MCU(微控制器)、電能計(jì)量類產(chǎn)品、照明產(chǎn)品、工業(yè)測(cè)量ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)產(chǎn)品等廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域中可為客戶提供更可靠的芯片制造方案。 除了CA500C工藝外，華虹NEC同時(shí)也在CA500CL工藝平臺(tái)上開發(fā)模擬器件，以期達(dá)到更低閾值的電壓，從而進(jìn)一步加強(qiáng)公司在模擬電路上的技術(shù)能力。嵌入式非易失性存儲(chǔ)器工藝平臺(tái)也是華虹NEC戰(zhàn)略技術(shù)發(fā)展方向之一，目前，基于華虹NEC的0.13微米嵌入式閃存工藝(EF130)生產(chǎn)的SIM卡產(chǎn)品已經(jīng)完成產(chǎn)品的可靠性測(cè)試并進(jìn)入量產(chǎn)階段，從而使工藝的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。 EF130嵌入式閃存工藝的設(shè)計(jì)平臺(tái)面向智能卡、MCU（微控制器）和SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)等產(chǎn)