掌控芯片制造的“火候”,看懂小处用心的美好

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小编:小小的芯片,看似简单,却充满了科技之道

  格芯中国区市场总监   朱宇

  在中文里,“火候”一词的使用并不局限在厨房,更能用来评价处世的修养,以及为人的境界。

  而在芯片制造领域,也是如此。

  小小的芯片,看似简单,却充满了科技之道。只有真的懂得制造工艺与应用原理,了解每一颗芯片生产背后的艰辛,才能看懂制造商从小处用心的美好。

  晶圆制造与未来汽车

  在强大的半导体技术推动下,许多曾被认为属于科技幻想的汽车功能正不断被开发出来,例如先进的驾驶辅助系统(ADAS)正在为自动驾驶汽车铺平道路。可以这么说,汽车电子业务发展缓慢、后续乏力的情况已经一去不返了。

  总体而言,从现在到2023年,汽车应用半导体市场预计将出现7%的复合年增长率,市场价值将从350亿美元增加到540亿美元。在ADAS/自动驾驶/车载信息娱乐系统(IVI)/电动汽车动力总成(EV Powertrain)/安全性等应用的推动下,每辆汽车中所包含的半导体芯片价格,将从2017年的375美元增长到2025年的613美元。在此期间,最具代表性的ADAS应用领域将预计会出现CAGR猛增的现象,达到19%。

  然而即使这样,在大多数人的印象中,汽车电子与晶圆代工厂之间的关系似乎并不紧密。不过,最近两则与格芯(Global Foundries)相关的新闻,正在改变人们的这一传统观念。

  5月23日,格芯宣布22nm FD-SOI(22FDX)技术平台通过AEC-Q100(2级)认证,准备投入量产。这意味着,作为AEC-Q100汽车标准的一部分,格芯22FDX技术的能力已经得到验证,能够满足汽车市场严格的质量和性能要求;另一则消息则来自中国,5月18日,第八届松山湖中国IC创新高峰论坛上,由中国公司设计,基于芯原(VeriSilicon)VIP8000架构的全球第一颗对标Level-4的基于多传感器的神经网络芯片,采用GF 22FDX工艺制造,已于今年4月成功流片。

  IP、工艺与服务,一个都不能少

  提到格芯的汽车电子业务,2017年推出的AutoPro服务包是一个绕不开的话题。这种服务包提供所有格芯汽车技术都具备的体验、质量和可靠性,以质量系统准备就绪、技术平台准备就绪和运行准备就绪三种核心技术为支柱构建,完全满足汽车行业严格的质量和可靠性要求,帮助汽车制造商利用芯片的力量,迈入“智能互联”的新时代。

  先让我们花点时间简单了解一下AutoPro服务包里所包含的相关技术:

  l   面向汽车的嵌入式存储器

  格芯130nm至22nm技术平台提供了广泛的嵌入式存储器解决方案,例如嵌入式磁阻性RAM(eMRAM)和嵌入式闪存(eFlash),这些存储器解决方案能够满足2级到0级汽车市场的要求。

  l   CMOS毫米波雷达

  40nm和22FDX CMOS毫米波解决方案能够实现存储器、DSP、模拟和RF的片上系统集成,借此优化ADAS解决方案的成本和复杂性,特别适合短距离侧面/尾部以及中距离前视雷达。22FDX全耗尽SOI可以比肩SiGe RF性能,适合长距离雷达,具备CMOS的集成优势,并因CMOS独特的背栅极偏压功能实现了超低功耗。

  l   SiGe BiCMOS

  SiGe BiCMOS解决方案凭借经由SiGe HBT实现的出色VCO相位噪声、更高的PA输出功率和效率,为汽车ADAS雷达RFIC提供出色性能,非常适合长距离前视77GHz ADAS雷达。

  l   RF SOI

  45RFSOI部分耗尽型式SOI技术采用以RF为中心的厚金属层后端,此后端被置于含有大量阱的高电阻率衬底上,帮助实现低损耗和出色的谐波性能。它是面向低延迟、新一代V2V和V2X应用的理想解决方案。该技术提供出色的RF性能,具备先进CMOS的集成优势。

  l   动力解决方案

  130nm BCD工艺支持客户为电动、混合动力和内燃机汽车内的多个模块提供单芯片解决方案。符合1级和0级汽车标准的工艺,适用于电池管理、电池监测、头端PMIC。其80V器件具备转变成100V器件的路线图(适用于48V混合规格),NVM (eFlash)解决方案则可用于获取与电池使用时间和健康状况有关的实时信息。

  Autopro服务包解决方案的重要性,在于它使得格芯在全球的每一个代工厂,无论是德国德累斯顿、纽约马耳他,还是新加坡,甚至包括中国成都工厂,也无论他们采用何种制程工艺(新加坡的180nm、130nm、55nm、40nm成熟工艺,或是纽约马耳他厂的14LPP/12LP/7LP FinFET,或是德累斯顿工厂的22纳米FD-SOI技术),都能够提供通过车规认证的多种汽车客户模块化平台。

  比起其他市场的客户,汽车客户对质量和可靠性的要求更高,这无可厚非,因为我们都知道,汽车和卡车在使用周期内,无论是在何种天气、道路条件和交通条件下,都必须正常运行,因此“IATF16949认证”的重要性不言而喻。

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