芯片制作工藝需追趕世界潮流 加倍努力

隨著科技的發(fā)展，在半導(dǎo)體設(shè)計制造方面，各相關(guān)廠商相繼突破制造工藝，提高市場競爭力。

2012年初，富士通半導(dǎo)體宣布交付其為中小型IC設(shè)計公司量身定制的55nm創(chuàng)新工藝制程(可兼容65nmIP、性能堪比40nm工藝)，一度引發(fā)中國IC設(shè)計業(yè)的震動。而在日前于重慶舉辦的“中國集成電路設(shè)計業(yè)2012年會暨重慶集成電路跨越發(fā)展高峰論壇”上，富士通半導(dǎo)體又一次帶來驚喜，率先將已經(jīng)量產(chǎn)的成熟28nm先進工藝和設(shè)計服務(wù)帶給中國高端SoC設(shè)計業(yè)者。

“55nm創(chuàng)新工藝制程(CS250L和CS250S)推出后中國客戶的反饋非常好，這和我們當初推出時的定位策略有關(guān)，如55nmtransistor不變，65nmIP可以重用等，這使得以前65nm客戶可以很容易導(dǎo)入55nm制程?，F(xiàn)在已經(jīng)有2至3家消費類電子的用戶在使用了，預(yù)計明年初將會有3個Tapeout?！备皇客ò雽?dǎo)體ASIC/COT業(yè)務(wù)市場部副經(jīng)理劉哲女士介紹說。

如果說高性價比的55nm創(chuàng)新工藝制程是為了一解處于激烈競爭中的本土中小客戶IC設(shè)計之“渴”，那么此次富士通半導(dǎo)體帶來的成熟已經(jīng)量產(chǎn)的28nm半導(dǎo)體制造技術(shù)則是為幫助中國IC設(shè)計業(yè)應(yīng)對高端先進制程SoC設(shè)計挑戰(zhàn)而生。

當半導(dǎo)體制程進入40nm工藝節(jié)點以后，成本成為高端SoC設(shè)計企業(yè)面臨的第一只“攔路虎”。如下圖2所示為32nm/28nm及22nm/20nm工藝制程投資的各項費用，其中32nm/28nm工藝的收支平衡(Breakeven)為30-40Munits，而22nm/20nm工藝的Breakeven更高達60-100Munits，這樣高的半導(dǎo)體制造成本不只掐住了中小IC業(yè)者的喉嚨，也成為高端SoC設(shè)計廠商的巨大壓力。再加上IP方面不菲的投資以及整合驗證，財務(wù)風(fēng)險可謂巨大。

雖然邁向尺寸更小的工藝節(jié)點實現(xiàn)了集成度和性能優(yōu)勢，但是設(shè)計和制造的復(fù)雜度也相應(yīng)成倍增加，這成為高端SoC設(shè)計企業(yè)面臨的第二只“攔路虎”。有關(guān)人士分析道：“28nm使得一切都變得非常復(fù)雜：Doublepatterning、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導(dǎo)體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時間、盈利能力、可預(yù)測能力、低功耗(面積)、復(fù)雜性等各種問題現(xiàn)在也依然存在，不只存在，當工藝尺寸不斷縮小，還會使問題變得更加糟糕?！?/p>

雖然邁向尺寸更小的工藝節(jié)點實現(xiàn)了集成度和性能優(yōu)勢，但是設(shè)計和制造的復(fù)雜度也相應(yīng)成倍增加，這成為高端SoC設(shè)計企業(yè)面臨的第二只“攔路虎”。劉哲分析道：“28nm使得一切都變得非常復(fù)雜：Doublepatterning、Layout-dependenteffects、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導(dǎo)體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時間、盈利能力、可預(yù)測能力、低功耗(面積)、復(fù)雜性等各種問題現(xiàn)在也依然存在，不只存在，當工藝尺寸不斷縮小，還會使問題變得更加糟糕?！?/p>

此外，不要忘記：Multi-sourceIP、混合信號和RF、3D-IC方法、系統(tǒng)級封裝等這些新的設(shè)計方法也會使SoC設(shè)計面臨更多的挑戰(zhàn)。

在世界范圍內(nèi)，富士通半導(dǎo)體在40/28nm高端制程上的設(shè)計能力相比其他設(shè)計公司具有很大優(yōu)勢，并且富士通半導(dǎo)體在28nmIP上也處于領(lǐng)先位置。

和TSMC的密切合作是富士通半導(dǎo)體在28nm上的優(yōu)勢之一?！案皇客ò雽?dǎo)體在TSMC的28nm工藝上的Tapeout數(shù)量也是名列前茅的，這使我們在對工藝制程的管理、優(yōu)化方面積累了大量經(jīng)驗?！庇嘘P(guān)人士介紹說

例如剛開始的28nm工藝可能會有一些良率(yield)不穩(wěn)定的問題，通過和TSMC的項目合作，富士通提高了量產(chǎn)的良率，包括穩(wěn)定良率，在這方面取得了非常大的成果，這也是其若干客戶先進設(shè)計項目能夠量產(chǎn)的一個很重要因素。

“量產(chǎn)與否，在半導(dǎo)體設(shè)計和制造領(lǐng)域是有質(zhì)的區(qū)別的。現(xiàn)在市場上宣稱有28nm項目的設(shè)計服務(wù)廠商不少，但真正擁有能夠進入量產(chǎn)的28nm設(shè)計經(jīng)驗的可以說是寥寥無幾。而富士通半導(dǎo)體此次宣布的成熟已經(jīng)量產(chǎn)的28nm創(chuàng)新工藝技術(shù)(CS450HP、CS450G、CS450LP)正是為了將先進的高端ASIC方案和設(shè)計服務(wù)帶給中國廠商，以填補國內(nèi)市場在這個領(lǐng)域的空白?！庇嘘P(guān)人士表示。

但不可否認的是，在工藝制程上雖然國內(nèi)引入了富士通的28nm制造工藝，但和世界其它一流廠商的最高制造工藝還是有差別。其中英特爾公司明年則會采用22納米工藝。到2014年，英特爾計劃將芯片工藝降至14納米(理論最低值為10納米)級別，通過這種措施，便可在相同體積內(nèi)實現(xiàn)更高的性能。例如，在尺寸相同的情況下，14納米工藝的芯片將達到28納米工藝的兩倍。國內(nèi)需要在芯片制造領(lǐng)域取得更多的突破，在掌握現(xiàn)在制造工藝的基礎(chǔ)上，進一步研發(fā)高精芯片制造工藝。