特種工藝代工與主流工藝代工有何不同?

2020-12-20 EDN電子設計技術

多年前只有幾種特種半導體工藝技術，支持的應用有限。隨著特種工藝技術支持的應用越來越多，對它們的需求也不斷增長，特種工藝代工廠應運而生。那麼，特種工藝代工與主流工藝代工有何區別？特種工藝代工如何適應新興的5G、物聯網和AI應用的發展？帶著一系列問題，《電子技術設計》對德國特種工藝代工廠X-FAB的CEO Rudi De Winter進行了專訪。2XSednc

EDN電子技術設計：特種工藝與主流工藝有何區別？X-FAB提供哪些產品和業務？2XSednc

Rudi De Winter：2XSednc

大約30年前，只有幾種的特種半導體工藝技術，例如CMOS和BiCMOS，支持的應用有限。現在這種情況已經發生了變化，隨著特種工藝技術支持的應用越來越多，對它們的需求也不斷增長。特種工藝代工廠應運而生。現在有兩類半導體代工廠。一類是主流代工廠，專注於數位技術，以滿足對存儲器、CPU和邏輯器件的代工需求，其目標是實現更小的功能尺寸及更高的計算能力。主流半導體代工廠的業務特點是資本密集度高、產品生命周期較短，因為他們是通過最新的技術節點來實現差異化，今天已經縮小到7nm甚至更小。2XSednc

另一類半導體工藝代工廠是特種工藝代工廠，專注於小眾市場，提供特殊的技術來實現智能應用。特種工藝技術的差異化是由技術的多樣化來實現的，例如利用這些技術來提供不同的功能，比起主流半導體代工廠通過轉移到更小的技術節點來實現差異化，壓力要小得多。這將有助於延長產品的生命周期，降低資本密集度。同時，這些複雜技術涉及不同的工程技術。2XSednc

X-FAB是一家特種工藝代工廠。與大型數字晶片代工廠不同，X-FAB的重心在於模擬/混合信號和其他特殊技術，如MEMS（微機電系統）和SiC（碳化矽）技術，它們是為汽車、工業和醫療市場量身打造的。實際上，X-FAB是專注於汽車行業的唯一一家純晶圓代工廠，汽車市場的銷售額約佔總收入的一半。2XSednc

利用X-FAB的技術，一個晶片上可以集成多種功能，如高壓、模擬/混合信號、傳感器和e-Flash，同時能夠在高溫環境下正常工作。這種耐高壓和耐高溫性能完美地契合了汽車應用。作為一種補充，我們將碳化矽引入了純代工領域。2XSednc

在MEMS和CMOS中，傳統代工廠只能提供其中一種，跟他們不同，X-FAB可提供MEMS與CMOS的集成。CMOS/MEMS集成使客戶能夠開發智能晶片實驗室（lab-on-a-chip）應用，這是一些包含微系統的微流控器件，用於處理微量液體，如血液，可進行高通量篩選和測試，如病毒檢測或DNA測序。2XSednc

2XSednc

X-FAB可為客戶提供強大的設計支持服務，使客戶開發的設計一次就能成功。X-FAB的綜合IP完全是自主開發的，並根據我們的技術量身定製，深受客戶的好評。2XSednc

EDN電子技術設計：摩爾定律是否適用於特種工藝代工廠？ X-FAB如何應對半導體工藝面臨的挑戰？2XSednc

Rudi De Winter：2XSednc

摩爾定律指的是晶片上電晶體的數量每18到24個月則翻一番，但這一定律並不適用於特種工藝代工廠。特殊代工廠與邏輯和存儲器不同，可為客戶提供所謂的「超越摩爾（More than Moore）的價值。2XSednc

與數字領域一樣，特種工藝代工廠也專注於使系統尺寸更小、效率更高，但實現的方法卻不同。它可以通過碳化矽和氮化鎵這類新材料的應用，來推動矽基技術的極限；也可以通過在晶片上增加功能而不是使用多個晶片來實現系統性能的提升。所以，這不僅僅是使存儲器最小的問題。2XSednc

正因如此，作為一家特種工藝代工廠，X-FAB的重點是通過增加功能或使用新材料來實現系統小型化，增強系統的整體性能。當然，我們也在向更小几何尺寸的工藝發展，但速度較領先代工廠會慢一些。X-FAB的優勢是能夠提供廣泛的技術特性，使用新材料SiC（碳化矽）、MEMS（微機電系統）、後處理功能以及其它功能。2XSednc

EDN電子技術設計：針對新興的5G、物聯網和AI應用，代工廠需要開發哪些新技術來適應快速發展的半導體行業？ X-FAB最重要的下一代技術是什麼？2XSednc

Rudi De Winter：2XSednc

無論是5G、物聯網還是人工智慧，它們都是複雜的系統，需要多種不同的技術才能實現。其中包含很多數字以及特殊技術，特殊技術實現了相當有特色的應用，這是X-FAB提供支持的領域。這些技術相互補充，整個系統的性能也相互依賴，各個公司關注的重點不同，但同等重要。2XSednc

以5G和物聯網為例，它包括行動裝置和物聯網終端設備、小型和大型5G基站，以及將數據傳輸到交換站和伺服器的光纖網絡。這無疑推動了摩爾定律，使數位技術實現了5nm甚至3nm。光纖通信系統需要矽光子學技術，高速通信也需要氮化鎵、砷化鎵和鍺矽等寬帶隙材料。由於5G、物聯網和人工智慧都是非常耗電的應用，因此需要高壓技術來進行高效的電源管理。2XSednc

X-FAB利傳感器和環境電子方面的專業知識，支持與傳感、傳輸和驅動有關的應用。針對新興的5G應用，我們提供RF SOI技術用於連接到天線的模擬前端；針對物聯網應用，我們提供嵌入傳感器的低功率CMOS。2XSednc

EDN電子技術設計：X-FAB對在中國的發展有何規劃？ 如何與中國本土的公司合作與競爭？2XSednc

Rudi De Winter：2XSednc

中國正在大力投資發展半導體產業，目前有數千家無晶圓廠的純設計公司在開發集成電路。5G無疑是一個熱門應用，同時這些公司也在努力開發適用於各種市場的其他許多應用。我認為X-FAB在支持中國半導體發展方面處於有利地位，特別是在汽車和工業應用領域，因為我們在這一領域有著豐富的積累。2XSednc

X-FAB對全球市場充滿信心, 而中國是其中非常重要的一個區域。中國客戶對我們的興趣也越來越大，因此我們正在擴大在中國的業務。2XSednc

EDN電子技術設計：特種工藝代工和全球半導體行業的未來會如何發展？2XSednc

Rudi De Winter：2XSednc

為了應對全球氣候變暖、人口增長和老齡化，各國大力倡導綠色經濟，半導體技術可以提供所需的解決方案。X-FAB提供了幫助解決這些難題的技術。例如，X-FAB的SiC、高壓CMOS和SOI技術支持充電汽車應用；在醫療領域，晶片實驗室解決方案將用於即時檢驗診斷。2XSednc

未來對專業技術的需求還會進一步增長，也會更加多樣化。醫療行業就是一個很好的例子。我們不能簡單地為所有客戶提供單一的解決方案，因為這個市場具有高度的複雜性和定製化需求。例如，X-FAB與客戶進行協作，為CMOS平臺開發新的特殊工藝，以實現即時檢驗傳感器。我很高興我們的工程師擁有卓越的技術並積極推動這類項目。2XSednc

2XSednc

最後，我想說市場對半導體的總體需求仍在持續增長，不只是器件數量不斷增加，每個器件的功能也在不斷提升。越來越多的產品性能因智能化和嵌入傳感器而進一步增強，半導體製造技術也不斷應用在新興領域，如微流體系統。2XSednc

總而言之，整個半導體行業，包括特種半導體工藝都在持續發展中。它不會止步不前，因為要改善我們周圍的一切，它至關重要。2XSednc

責編：Jenny Liao2XSednc

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