模拟市场中晶圆厂将扮演更重要的角色

作者: Dave Lammers

在例如格芯等铸造厂的模拟及混合信号集成电路生产比例正在上升。

当我们讨论到半导体产业时，我们总是将大量关注投入到数字电路，一小部分投入到模拟电路，数字电路总是占据着最大的部分。2016年480亿美金的收益，模拟和混合电路只占市场总收益的15%，关于它们的制造更是少有人知。最主要的原因，是因为模拟电路总是在更旧的技术上实现的，直到现在。

可是事情已经出现转机。

Jim Feldhan是位于菲尼克斯的Semico Research研究中心的主席，他声称混合信号芯片正在加入更多数字内容，导致了芯片尺寸加大，转而对先进的制程技术提出了新的要求以控制芯片大小。“从前总是模拟电路比数字电路重要，现在事实完全相反。”

对模拟和数字的集成同样引入了300mm晶元以控制成分。“这刺激了更多对铸造厂的使用，”Feldhan说道，并提供了能承受300mm晶元花销的几家集成电路公司的名字。

德州仪器已经将300mm制造应用于大批量模拟部件，但是很少模拟公司可以建设300mm的制造厂。

而财政方面也在以不同的形式改变。模拟公司曾经拥有让所有人妒忌的毛利润，Feldhan说道，但是越来越多的公司在过去5年内大幅度削减了平均售价，从2011年的单价46美分到去年的36美分。这25%的缩减让大量公司将投入转移到产品部门，而不是继续对昂贵的产能进行改进。

“模拟公司正在面临数字公司曾经面对的问题，他们的收益十分紧缩，向产品部门投入并向铸造厂寻求帮助是不可避免的。”

格芯对着两个趋势都做出了回应，格芯拓张了模拟和混合信号的产能，并加快了技术发展路线。公司位于中国成都的300mm第11号铸造厂将添入180nm及130nm的制造能力，同时还有预期带动混合信号使用广度的22nm全耗尽式绝缘体上硅（22FDX®）。位于新加坡的300mm第7号铸造厂，也拥有足够的空间加入130nm，55nm和将要到来的40nm模拟/混合信号制程。

Mike Arkin是格芯模拟/供电产品线的副主管,他说道,“我们看到了对产能的需求。我们期望在接下来的3到5年能持续增长。对于我们的规划来说，增加产能的时机已经到来。向中国市场的拓张将让格芯拥有更多模拟和模拟信号的业务”此处，特指130nm BCDLite® 和180nm BCDLite®产品。

Arkin提到许多模拟及模拟信号独立设计制造商正在改为简易型生产厂或无制造厂模式。

他们正在“找寻无需增加投入的出路以延续自己的发展规划。独立公司很难像铸造厂一样坚持下去，所以我们看到了大量这样的公司向我们联系，企图与我们合作，讨论共同发展路线，研究如何使用格芯的制程进行设计。”

同样，越来越多的初创公司正在瞄准电源管理市场。“有许多初创公司具备了别人没有的创意，但是他们需要来自铸造厂的帮助，因为他们就像是刚从大学院校毕业出来，”Arkin说道。

而且，并没有在电源方面露面的公司也再设计电源方案了。“这些公司也需要铸造厂的帮助，不止是好的混合信号制程，而是积极的未来发展路线规划”他说道。

加入新的节点和选择

格芯提供双极-CMOS-DMOS(BCD)制程, 具备深沟隔绝和更高电压支持,以及更低成本更低电压的BCDLite(BCDLite为格芯独家专利)。

BCDLite制程更加具备成本高效率，这是因为它更简易的独立结构，而且它具备传统BCDLite没有的低电压。BCD技术拥有N个埋氧层和深沟隔绝特性, BCDLite技术使用三重阱隔绝方案, 并以此为不需要高度隔绝的客户节省成本。

“许多使用BCD的客户都希望能减小风险，他们可以使用BCDLite，使用30到40伏特的操作电压，而不是BCD的80伏电压，但是可以得到同样稳定可靠的设计。举个例子，无线充电就可以利用BCDLite的优势满足客户指向的应用。其他产业的客户更多地考虑汽车级别的BCD制程以确保高温环境的使用。并没有死标准。”Arkin说道。

BCDLite是客户为先的制程，但是Arkin说“当汽车自动化推动新的应用，客户们发现他们可以将自己的设计在BCD汽车制程上实现（0级或1级）并改造成专为汽车设计的应用。这比起满足汽车1级验证的传统数字CMOS更加的趋近模拟制程。”

拓展制程前进路线

自2010年以来，格芯已累计寄出230万片BCDLite晶元。这在铸造厂行业内是“铁定第二”，Arkin说道。

“格芯正在积极推出100nm一下的BCDLite技术”, Arkin说道”我们正在为现有CMOS技术带来更小节点的补充,并引入模拟和混合信号人才。”

还有大量的不同优势即将展现（请参照制程选项表），SRAM和非易失性内存已在130nm BCD和BCDLite节点提供，同样提供的还有高压和超高压（高达700伏特）180nm产品。

更少的芯片，更小的尺寸

Feldhan提到，当系统公司努力减小他们的手机和其他消费者应用的尺寸，他们与集成电路供应商合作，在能源管理产品中集成更多的数字核心。“通过加入更少的芯片，可以减少在封装过程中所需的回流焊接，”他补充道。

Arkin说全世界的政府都在要求更少的能源消耗。“现在事物的发展比10年前快得多，可是能耗是持平的。分水岭出现在2007年，当能源之星4.0为计算机添加了80PLUS®指标。这是能源管理市场变化的开始，要求从只是成本转移向高效和技术独特性。”

BCDLite的未来

“BCDLite技术正在应用于更小几何尺寸的制程，对电池管理类设备例如智能手机，只能手表，血糖仪等等具备独特的吸引力。”

为了将上述系统的尺寸减小，Arkin生成集成电路商正在“用新奇有趣的方式集成设备，添入新的功能。大多数这些添加功能都是在模拟或供电基础上加入数字功能。”

他说，下一个BCDLite制程节点对于锂电池类系统是“完美”的。由于模拟功能通常比重不如数字功能，供应商在添加数字功能上必须解决成本尺寸比的问题。“当他们横向添加数字功能时，他们必须考虑在不影响成本的情况下一块芯片上能放多少东西。”

有一家主流的模拟与混合信号公司，拥有深厚的数字电路知识，提供了新的方案，可使用力度感应进行触屏控制，这提供了复杂而丰富的人机界面。但是这来自模拟和数字电路成分的紧密对等性。

对于压力感应和其他“探测器敏感”型功能，Arkin声称“下一个BCDLite制程节点将支持更多模拟的制程功能。格芯正在努力开发此类制程，以此进一步开拓探测器类型的功能。”

汽车自动化是另一个快速进化的市场。Mark Granger是格芯自动化组的副总裁，他声称BCD和BCDLite正在进入汽车自动化应用。“能源管理正在扮演愈发重要的角色，特别是对于电动车，将电量高效转化为动力上。还有许多其他市场都需要BCD和BCDLite技术，因为他们可带来高效的功率传输系统。”