應(yīng)用創(chuàng)新時(shí)代，摩爾定律以外的世界同樣精彩

當(dāng)幾年前集成電路生產(chǎn)工藝達(dá)到深亞微米時(shí)，關(guān)于摩爾定律(Moore’s Law)是否在未來仍然有效的討論就廣泛展開，于是很快也就有了“摩爾定律進(jìn)一步發(fā)展(More Moore)”和“超越摩爾定律(More than Moore)”兩種觀點(diǎn)。這兩種觀點(diǎn)分別在相關(guān)領(lǐng)域影響著電子技術(shù)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為了許多行業(yè)和企業(yè)制定技術(shù)和產(chǎn)品路線圖的重要依據(jù)。

在過去的幾年中，More Moore似乎有了更快的發(fā)展。納米級(jí)的半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)不僅應(yīng)用在了各種電腦的CPU生產(chǎn)之中，而且還廣泛地應(yīng)用在各種通信基站和基帶芯片，甚至各種便攜產(chǎn)品的應(yīng)用處理器和媒體處理器之中。摩爾定律的好處實(shí)在太明顯，更加精細(xì)的加工工藝帶來了半導(dǎo)體芯片的高性能、低電壓和低功耗，而處理器不僅主頻速度上去了，而且還出現(xiàn)了同一塊芯片中的多核集成，這使許多過去由專門的芯片或者子系統(tǒng)干的工作，用軟件就可以實(shí)現(xiàn)了。

X-FAB銷售與市場副總裁Thomas Hartung先生

而在過去這幾年中，More than Moore的發(fā)展也同樣異常的迅猛。在一些全新的平臺(tái)上，如蘋果電腦的iPhone、任天堂的Wii等等平臺(tái)中，其核心處理器和應(yīng)用處理器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上多核的CPU，但是其多樣化的、有趣的應(yīng)用，卻迷倒了全球成千萬上億的用戶。其中各種傳感器、高性能編解碼器等等模擬和混合信號(hào)產(chǎn)品扮演著極其重要的角色。而對(duì)于中國廠商，在這種應(yīng)用層面上的創(chuàng)新，則更是一條發(fā)展電子產(chǎn)業(yè)和微電子產(chǎn)業(yè)的重要途徑。

為此，北京華興萬邦管理咨詢公司走訪了一家“超越摩爾定律(More than Moore)”的積極擁躉者X-FAB集團(tuán)，并與這家擁有五座晶圓廠的歐洲專業(yè)晶圓代工企業(yè)高管展開對(duì)話，探討電子與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之道。

X-FAB集團(tuán)一直致力于高性能模式和混合信號(hào)半導(dǎo)體技術(shù)和加工工藝的開發(fā)應(yīng)用，依托其30年經(jīng)驗(yàn)和工藝積淀，以及分布在德國、美國、馬來西亞和英國的五家晶圓廠每月相當(dāng)于70000片8吋晶圓的產(chǎn)量，為全球領(lǐng)先的芯片企業(yè)提供代工服務(wù)，是全球最有影響的獨(dú)立模擬和混合信號(hào)晶圓代工廠之一。

More than Moore的機(jī)會(huì)

在X-FAB看來：電子市場中的許多應(yīng)用，如射頻器件、電源管理子系統(tǒng)、被動(dòng)元件、生物芯片、傳感器、執(zhí)行裝置和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在半導(dǎo)體產(chǎn)品中正扮演著同樣重要的角色。將各種模擬功能集成到基于CMOS的特色技術(shù)中，使其成本得以優(yōu)化、并為系統(tǒng)提供有增加價(jià)值的解決方案的各種多樣化的技術(shù)，就是More than Moore。

“我非?？春迷S多真正模擬世界的‘接口’技術(shù)，其中模擬/混合信號(hào)技術(shù)、高壓技術(shù)、光電子技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)/傳感器將充滿機(jī)會(huì)。”X-FAB銷售與市場營銷副總裁Thomas Hartung先生說。“我們的任務(wù)和服務(wù)就是幫助系統(tǒng)和芯片設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)他們的創(chuàng)新和創(chuàng)意，為此我們可以提供包括精確模型的、全面的工藝設(shè)計(jì)工具包，快速、方便和靈活的代工服務(wù)，產(chǎn)品壽命周期管理和供應(yīng)鏈管理等。”

在亞洲，X-FAB非?？春冒ㄖ袊箨?、臺(tái)灣和韓國等亞洲新興電子產(chǎn)業(yè)區(qū)域中的未來創(chuàng)新，在全球消費(fèi)市場和各國政府的拉動(dòng)和推動(dòng)下，這些區(qū)域內(nèi)的創(chuàng)新將出現(xiàn)在眾多領(lǐng)域，如消費(fèi)電子、汽車和通信等。目前，X-FAB的客戶主要是歐洲和北美的設(shè)計(jì)公司和IDM，他們產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域包通信、汽車、工業(yè)電子和消費(fèi)電子等等。X-FAB非?？春靡韵聨讉€(gè)領(lǐng)域的發(fā)展前景。

新興的光學(xué)市場及其技術(shù)和特性

雖然，當(dāng)前很多公司似乎都難以實(shí)現(xiàn)增長，但是實(shí)際上在一些領(lǐng)域卻存在增長的潛力，比如光學(xué)半導(dǎo)體(opto-semiconductor)市場。在過去的5年中，該市場的年均復(fù)合增長率(CAGR)為13%。一些產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)已經(jīng)明顯，比如LED照明將代替普通光學(xué)燈泡和應(yīng)用在汽車上的CMOS圖像感應(yīng)器，因此環(huán)境照明和光傳感器、藍(lán)光和DVD機(jī)的圖片檢測(cè)芯片(PDIC)、CMOS圖像傳感器和TOF等應(yīng)用市場將會(huì)繼續(xù)增長。

作為More than Moore產(chǎn)品的一部分，X-FAB提供了光學(xué)窗口模組、PIN模組、PINBLUE模組、PN和PIN管和堆積式光電管等等幾種不同的工藝模塊和特性，以支持這些新的應(yīng)用領(lǐng)域和幫助你進(jìn)入這個(gè)正在增長的市場。

霍爾傳感器(Hall Sensor)的集成解決方案

霍爾效應(yīng)傳感器具有比傳統(tǒng)機(jī)械和金屬簧片器件都要多的優(yōu)勢(shì)。通過從根本上消除機(jī)械磨損，霍爾傳感器的非接觸實(shí)施提高了可靠性和耐久性，該器件也能感應(yīng)到由有色金屬進(jìn)行物理阻撓的磁場。而霍爾器件的應(yīng)用方向是將感應(yīng)器件和控制邏輯及接口電路集成到同一個(gè)芯片上，其關(guān)鍵是在縮小尺寸的同時(shí)，也確保了復(fù)雜的模擬和混合信號(hào)電路的集成。

為了幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)這種集成解決方案，X-FAB為其0.18um平臺(tái)開發(fā)了霍爾傳感器技術(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)高集成度而縮小片芯尺寸，可獲得一個(gè)高的磁敏感性和最小的寄生效應(yīng)，可支持成功的霍爾傳感器IC設(shè)計(jì)。

MEMS

MEMS市場因?yàn)樵S多行業(yè)引入固態(tài)的壓力傳感器、慣性傳感器、紅外傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和生物芯片等技術(shù)而得以興起，并因?yàn)樗鼈兣c其它電子系統(tǒng)協(xié)同產(chǎn)生新的應(yīng)用而發(fā)展。由于MEMS器件的制造技術(shù)與集成電路的相似，因此X-FAB能夠協(xié)同利用這兩種技術(shù)以及其在模擬/混合信號(hào)代工工藝經(jīng)驗(yàn)方面的優(yōu)勢(shì)。這確保了X-FAB能夠提供與CMOS工藝一樣的高質(zhì)量組織、采購和在MEMS技術(shù)領(lǐng)域大批量制造的經(jīng)驗(yàn)。

“X-FAB支持完全針對(duì)客戶的MEMS工藝開發(fā)，客戶可以在廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行工藝選擇，包括表面微加工技術(shù)和批量微加工技術(shù)能力。”Hartung先生說。“X-FAB還為很多主流MEMS應(yīng)用開發(fā)了自己的技術(shù)平臺(tái)，比如壓力傳感器、慣性傳感器和紅外傳感器。這些可以很容易地滿足客戶的要求。”

More than Moore的挑戰(zhàn)

當(dāng)然，與處理器和存儲(chǔ)器等More Moore產(chǎn)品不斷縮小尺寸的開發(fā)方式不同，開發(fā)More than Moore產(chǎn)品的挑戰(zhàn)更多。這些產(chǎn)品不僅要求設(shè)計(jì)師能夠理解應(yīng)用去定義產(chǎn)品(除了電學(xué)指標(biāo)，還有環(huán)境溫度等)，而且還需要在模擬和混合信號(hào)電路設(shè)計(jì)中具備充分的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還需要很多生產(chǎn)工藝的支持。比如開發(fā)PCIe和USB3.0等數(shù)字接入和傳輸芯片時(shí)可以依靠第三方的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP);但是在開發(fā)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界中各種無線接入的CMOS工藝RF芯片，則離不開經(jīng)驗(yàn)與工藝的支持。[!--empirenews.page--]

因此，要幫助芯片設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)其More than Moore產(chǎn)品，一家晶圓代工廠應(yīng)當(dāng)具備全面的混合信號(hào)半導(dǎo)體工藝、IP和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還需要有先進(jìn)的邏輯電路工藝進(jìn)行配合。與此同時(shí)，許多應(yīng)用對(duì)混合信號(hào)芯片和傳感器的精度要求越來越高，所以還要求代工廠具備更加精準(zhǔn)的器件模型。此外，由于這些芯片的應(yīng)用環(huán)境更加復(fù)雜，因此代工廠還需要有具有高溫、高壓等工藝。

“我們應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的策略有很多，我們有完整的工藝系列，并采用模塊化的組合方式將模擬/混合信號(hào)新工藝與加工尺寸結(jié)合在一起，可以用數(shù)千種組合來滿足客戶的產(chǎn)品定義和性能。”Hartung先生說。“同時(shí)我們自行開發(fā)了主要的工藝技術(shù)，因此可以確保最精確的模型;在質(zhì)量保證體系上，利用我們15年以上的汽車半導(dǎo)體生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我們?nèi)娌捎闷囯娮痈訃?yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)努力做到為客戶提供零缺陷的高可靠產(chǎn)品。”

X-FAB的工藝70%由自行開發(fā)，另外30%是通過與客戶共同開發(fā)而成。該集團(tuán)高度看好未來中國電子和微電子產(chǎn)業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新，特別是中國廠商在消費(fèi)電子新應(yīng)用和各種專業(yè)電子領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新活動(dòng)。Hartung先生認(rèn)為目前全球半導(dǎo)體市場正在恢復(fù)，政府的支持與投入在這個(gè)階段十分重要，中國政府對(duì)自主創(chuàng)新的空前重視將帶來技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此該公司不僅愿意為中國客戶提供其領(lǐng)先的工藝和技術(shù)，而且希望能夠和中國設(shè)計(jì)單位共同開發(fā)新的工藝技術(shù)。