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特种工艺代工与主流工艺代工有何不同?

2020-12-16 廖均 阅读:
特种工艺代工与主流工艺代工有何不同?
特种工艺代工厂专注于小众市场,提供特殊的技术来实现智能应用,其技术的差异化是由技术的多样化来实现的,比起主流半导体代工厂通过转移到更小的技术节点来实现差异化,压力要小得多。

多年前只有几种特种半导体工艺技术,支持的应用有限。随着特种工艺技术支持的应用越来越多,对它们的需求也不断增长,特种工艺代工厂应运而生。那么,特种工艺代工与主流工艺代工有何区别?特种工艺代工如何适应新兴的5G、物联网和AI应用的发展?带着一系列问题,《电子技术设计》对德国特种工艺代工厂X-FAB的CEO Rudi De Winter进行了专访。1tlednc

EDN电子技术设计:特种工艺与主流工艺有何区别?X-FAB提供哪些产品和业务?1tlednc

Rudi De Winter:1tlednc

大约30年前,只有几种的特种半导体工艺技术,例如CMOS和BiCMOS,支持的应用有限。现在这种情况已经发生了变化,随着特种工艺技术支持的应用越来越多,对它们的需求也不断增长。特种工艺代工厂应运而生。现在有两类半导体代工厂。一类是主流代工厂,专注于数字技术,以满足对存储器、CPU和逻辑器件的代工需求,其目标是实现更小的功能尺寸及更高的计算能力。主流半导体代工厂的业务特点是资本密集度高、产品生命周期较短,因为他们是通过最新的技术节点来实现差异化,今天已经缩小到7nm甚至更小。1tlednc

另一类半导体工艺代工厂是特种工艺代工厂,专注于小众市场,提供特殊的技术来实现智能应用。特种工艺技术的差异化是由技术的多样化来实现的,例如利用这些技术来提供不同的功能,比起主流半导体代工厂通过转移到更小的技术节点来实现差异化,压力要小得多。这将有助于延长产品的生命周期,降低资本密集度。同时,这些复杂技术涉及不同的工程技术。1tlednc

X-FAB是一家特种工艺代工厂。与大型数字芯片代工厂不同,X-FAB的重心在于模拟/混合信号和其他特殊技术,如MEMS(微机电系统)和SiC(碳化硅)技术,它们是为汽车、工业和医疗市场量身打造的。实际上,X-FAB是专注于汽车行业的唯一一家纯晶圆代工厂,汽车市场的销售额约占总收入的一半。1tlednc

利用X-FAB的技术,一个芯片上可以集成多种功能,如高压、模拟/混合信号、传感器和e-Flash,同时能够在高温环境下正常工作。这种耐高压和耐高温性能完美地契合了汽车应用。作为一种补充,我们将碳化硅引入了纯代工领域。1tlednc

在MEMS和CMOS中,传统代工厂只能提供其中一种,跟他们不同,X-FAB可提供MEMS与CMOS的集成。CMOS/MEMS集成使客户能够开发智能芯片实验室(lab-on-a-chip)应用,这是一些包含微系统的微流控器件,用于处理微量液体,如血液,可进行高通量筛选和测试,如病毒检测或DNA测序。1tlednc

1tlednc

X-FAB可为客户提供强大的设计支持服务,使客户开发的设计一次就能成功。X-FAB的综合IP完全是自主开发的,并根据我们的技术量身定制,深受客户的好评。1tlednc

EDN电子技术设计:摩尔定律是否适用于特种工艺代工厂? X-FAB如何应对半导体工艺面临的挑战?1tlednc

Rudi De Winter:1tlednc

摩尔定律指的是芯片上晶体管的数量每18到24个月则翻一番,但这一定律并不适用于特种工艺代工厂。特种工艺代工与逻辑和存储器代工不同,可为客户提供所谓的“超越摩尔(More than Moore)的价值。1tlednc

与数字领域一样,特种工艺代工厂也专注于使系统尺寸更小、效率更高,但实现的方法却不同。它可以通过碳化硅和氮化镓这类新材料的应用,来推动硅基技术的极限;也可以通过在芯片上增加功能而不是使用多个芯片来实现系统性能的提升。所以,这不仅仅是使存储器最小的问题。1tlednc

正因如此,作为一家特种工艺代工厂,X-FAB的重点是通过增加功能或使用新材料来实现系统小型化,增强系统的整体性能。当然,我们也在向更小几何尺寸的工艺发展,但速度较领先代工厂会慢一些。X-FAB的优势是能够提供广泛的技术特性,使用新材料SiC(碳化硅)、MEMS(微机电系统)、后处理功能以及其它功能。1tlednc

EDN电子技术设计:针对新兴的5G、物联网和AI应用,代工厂需要开发哪些新技术来适应快速发展的半导体行业? X-FAB最重要的下一代技术是什么?1tlednc

Rudi De Winter:1tlednc

无论是5G、物联网还是人工智能,它们都是复杂的系统,需要多种不同的技术才能实现。其中包含很多数字以及特殊技术,特殊技术实现了相当有特色的应用,这是X-FAB提供支持的领域。这些技术相互补充,整个系统的性能也相互依赖,各个公司关注的重点不同,但同等重要。1tlednc

以5G和物联网为例,它包括移动设备和物联网终端设备、小型和大型5G基站,以及将数据传输到交换站和服务器的光纤网络。这无疑推动了摩尔定律,使数字技术实现了5nm甚至3nm。光纤通信系统需要硅光子学技术,高速通信也需要氮化镓、砷化镓和锗硅等宽带隙材料。由于5G、物联网和人工智能都是非常耗电的应用,因此需要高压技术来进行高效的电源管理。1tlednc

X-FAB利传感器和环境电子方面的专业知识,支持与传感、传输和驱动有关的应用。针对新兴的5G应用,我们提供RF SOI技术用于连接到天线的模拟前端;针对物联网应用,我们提供嵌入传感器的低功率CMOS。1tlednc

EDN电子技术设计:X-FAB对在中国的发展有何规划? 如何与中国本土的公司合作与竞争?1tlednc

Rudi De Winter:1tlednc

中国正在大力投资发展半导体产业,目前有数千家无晶圆厂的纯设计公司在开发集成电路。5G无疑是一个热门应用,同时这些公司也在努力开发适用于各种市场的其他许多应用。我认为X-FAB在支持中国半导体发展方面处于有利地位,特别是在汽车和工业应用领域,因为我们在这一领域有着丰富的积累。1tlednc

X-FAB对全球市场充满信心, 而中国是其中非常重要的一个区域。中国客户对我们的兴趣也越来越大,因此我们正在扩大在中国的业务。1tlednc

EDN电子技术设计:特种工艺代工和全球半导体行业的未来会如何发展?1tlednc

Rudi De Winter:1tlednc

为了应对全球气候变暖、人口增长和老龄化,各国大力倡导绿色经济,半导体技术可以提供所需的解决方案。X-FAB提供了帮助解决这些难题的技术。例如,X-FAB的SiC、高压CMOS和SOI技术支持充电汽车应用;在医疗领域,芯片实验室解决方案将用于即时检验诊断。1tlednc

未来对专业技术的需求还会进一步增长,也会更加多样化。医疗行业就是一个很好的例子。我们不能简单地为所有客户提供单一的解决方案,因为这个市场具有高度的复杂性和定制化需求。例如,X-FAB与客户进行协作,为CMOS平台开发新的特殊工艺,以实现即时检验传感器。我很高兴我们的工程师拥有卓越的技术并积极推动这类项目。1tlednc

1tlednc

最后,我想说市场对半导体的总体需求仍在持续增长,不只是器件数量不断增加,每个器件的功能也在不断提升。越来越多的产品性能因智能化和嵌入传感器而进一步增强,半导体制造技术也不断应用在新兴领域,如微流体系统。1tlednc

总而言之,整个半导体行业,包括特种半导体工艺都在持续发展中。它不会止步不前,因为要改善我们周围的一切,它至关重要。1tlednc

责编:Jenny Liao1tlednc

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廖均
电子技术设计(EDN China)产业分析师
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