眾半導體制造商聚焦300mm模擬晶圓廠

　　2009年，TI(德州儀器)建造了行業里第一個300mm的用于模擬芯片的晶圓廠，此舉改變了半導體行業的局面。

　　到那時為止，模擬芯片的制造使用的是200mm以及更小尺寸的晶圓。在300mm晶圓廠里，TI(德州儀器)可以獲得比競爭對手更有利的die-size 和成本優勢。理論上，一塊300mm晶圓提供的芯片數比200mm的晶圓多2.5倍，從而使TI(德州儀器)降低整體的制造成本。

　　在過去的一年里，英飛凌和意法半導體已經開始加緊籌劃各自的用于模擬芯片的300mm晶圓廠。并且尋求填補缺少晶圓廠和輕晶圓客戶空隙的方法，GlobalFoundries是能夠提供300mm產能的、用于模擬/混合信號技術的最優秀制造商之一。“TI具有這些技術并且也是300mm水平的，”日前Globalfoundries的全球銷售，市場，質量和設計的副執行Michael Noonen說。“怎么做才能和TI(德州儀器)相媲美?我們要的是這個問題的答案。”

　　在這不斷變化的形勢中，Powerchip，TowerJazz，TSMC和UMC 已開始準備提供300mm模擬芯片的生產能力。但大多數的專業代工廠沒有300mm晶圓廠，并且認為他們并不處于劣勢。他們認為，模擬技術是面向過程的，并不依賴于晶片的尺寸。

　　模擬芯片制造商能否吸收新的300mm的產能目前尚不清楚。一些模擬IDM依然自己制造，而其他人已經使用了代工廠。還有其他的問題，300mm模擬晶圓廠能給予芯片制造商競爭優勢嗎?

　　“生產200mm晶圓的晶圓廠在未來幾年里都被認為是劃算的，它能夠制造多種類型的集成電路，如專業的存儲器，圖像傳感器，顯示驅動器，微控制器，模擬產品，和基于MEMS的器件，IC Insights的分析師Trevor Yancey說。“在大多數情況下，300mm晶圓廠僅僅用于制造大批量的、商品型的器件如DRAM、閃存、圖像傳感器和電源管理裝置，并且這種情況還會繼續。”

　　事實上，大量的模擬市場如接口芯片和電源管理，300mm晶圓廠給予芯片制造商更有優勢的die-size ，TI(德州儀器)市場研究總監Susie Inouye說。“有許多的模擬產品，選擇在300mm晶圓廠里制造并不能高效地利用成本，如運算放大器等等，但我會說對于一些產品也有優勢。比如電源管理，TI(德州儀器)憑借300mm晶圓廠就有優勢。”

　　另一方面，在低迷時期，300mm模擬晶圓廠可能難以利用全部生產力繼而導致不必要的產能過剩。事實上，TI(德州儀器)本身是可以立即吞噬自己內部工廠過剩的產能的。在一般的行業，在0.35微米以上的老工藝產能過剩，但主流的0.18微米技術的生產供不應求。

　　模擬：仍然是寵兒?

　　多年來，由于穩定的經濟增長，模擬電子成了華爾街的寵兒。去年，模擬IC市場受到重挫，在2011與2012跨年之際下跌7%。2012全公司整個IC市場下降了3%。但模擬IC市場有望反彈，在2013增長6%，Inouye說。智能手機和平板電腦繼續帶動模擬市場，但更傳統的市場仍然低迷不振，她說。

　　在制造業方面，也有一些不確定性，如果沒有大的波動，在2009會迎來新局面，當TI(德州儀器)開啟RFAB，位于德克薩斯洲理查德森的業界第一個300mm晶圓廠模擬。RFAB是基于LBC7，線性BiCMOS工藝，和C05,0.18微米模擬技術生產和運行的。

　　當TI(德州儀器)建成新的晶圓廠，一些人擔心TI(德州儀器)會趕走競爭對手和搞價格“轟炸”。但是，TI(德州儀器)并沒有趕出其競爭對手;也沒有搞價格戰。事實上，該公司希望保持利潤率。

　　但RFAB給了TI(德州儀器)兩方面的優勢。“所有的300mm模擬生產中 40%是電源管理。300mm讓他們從一塊晶圓上得到更多數量的裸片，”databean的Inouye說。其次，以TI(德州儀器) 的300mm的產能，也能為客戶提供有保證的電源。這對像富士康和三星這樣的大客戶來講很關鍵，在過渡時期它們訂購大量的產品，她說。

　　代工業關注300mm模擬晶圓廠

　　TI(德州儀器)，英飛凌和意法半導體是少數具有300mm生產能力的模/數混合晶圓廠中的精英企業。其他模擬IDM沒有300mm晶圓廠，這意味著他們必須同這些企業打交道，如果他們需要更大尺寸的晶圓代工。

　　在某種程度上，GlobalFoundries，力晶半導體，臺積電和聯華電子公司有專業300mm的生產能力。GlobalFoundries、臺積電和聯華電子公司也追求領先的數字市場。“我們真的希望能有兩種類型的SoC，”GlobalFoundries的noonen說。“一種SOC處于最前沿。然后，另一種SOC則追求More Than Moore(將CMOS技術與模擬/混合技術相結合)，這都是有趣的。”

　　去年年底，Globalfoundries采取了主動的戰略，稱為“2015愿景，”涉及其晶圓廠在新加坡的業務。在新加坡，Globalfoundries擁有200mm和300mm晶圓廠，主要分別用于混合信號和邏輯器件的生產。

　　在新的戰略下，GlobalFoundries將擴大新加坡的300mm用于模擬/混合芯片生產的晶圓廠。在該晶圓廠，它已開始安裝300mm的設備，這是最近從臺灣的ProMos購得的。300mm的晶圓廠，代號為7廠，生產量將從現在的600000片/年提高到1000000片/年。擴建的方案預計將于2014年中期完成。

　　總之，Globalfoundries認為它的模擬/混合信號工藝能夠贏得更多的客戶從而更有力地與IDM競爭。“我們真的想加快混合信號技術在300mm領域的發展，”noonen說。“我們的想法是利用技術，不僅是競爭，好于那些把自己俘虜在晶圓廠的人們。”

　　同時，在五月，聯合微電子公司(UMC)實施類似的策略。聯電將把一個在新加坡的有專業生產設施的領先的半導體廠改建成300mm晶圓廠。在這個晶圓廠中，聯電將制造CMOS圖像傳感器，嵌入式存儲器和高壓芯片。該工廠將“使聯華電子贏得進入新市場的機會，”UMC首席運營官W.Y. Chen說。

　　200mm足夠用

　　同時，晶圓尺寸在200毫米及其以下的代工廠，從表面上看，他們處于劣勢。“我們看不到在今天300mm能夠作為一個重大的威脅，”TowerJazz高級副總裁及總經理Marco Racanelli說。

　　“在如今我們所服務的專業模擬市場，我與我們的對手競爭的是性能和服務。而不是晶片尺寸。”

　　長期以來，TowerJazz也在籌劃著300mm的晶圓廠，他們正在和IBM公司一道，投標印度的一個300mm晶圓廠工程。“我們看到在未來幾年的模擬產品，包括低壓電源，CMOS圖像傳感器和射頻產品能夠利用的晶圓尺寸較大，因此我們在為客戶創造這樣的條件， Racanelli說。

　　大多數的專業代工廠沒有計劃興建一座300mm晶圓廠。例如，MagnaChip半導體的一位高管說，公司將建立一個300mm晶圓廠的可能性是“零”。韓國MagnaChip的競爭力在于工藝開發，而不是晶片尺寸。

　　MagnaChip有兩個可月產14000片的200mm晶圓廠。它是競爭得最火熱的混合信號市場中的廠商之一，擁有bipolar-CMOS- DMOS(BCD)技術 。BCD工藝結合了的幾種工藝的優勢，包括雙極晶體管的模擬，CMOS的數字，和功率高壓的DMOS。

　　在BCD工藝方面，MagnaChip有四個技術平臺：深溝槽隔離(DTI)，結隔離，non-EPI 和SOI,核心是一個0.18微米，80伏的基于DTI的技術。它還開發了0.13微米和0.11微米的BCD工藝。“0.18 微米和0.35微米工藝在未來一段時間還是會有市場。”韓國MagnaChip工程副總裁Francois Hebert說。

　　他們還計劃增加silicon-on-insulator(SOI)工藝。基于SOI和DTI技術，MagnaChip新推出的0.35微米，16伏工藝是針對有機電致發光器件的。很快，它們還會推出一個0.18微米的版本。“我愛SOI，”Hebert說。“它能擺脫一切(關于)電容和低壓的問題。”

　　與此同時，意法半導體已推出一種基于SOI ，0.32微米的BCD工藝。在70 伏，100伏，140伏和200伏的應用中，意法還增加了一個0.16微米的版本。同時，在8伏，40 伏和60伏的應用也會逐漸增加bcd9s的版本，一種0.11微米，不基于SOI的BCD工藝。一個應用領域是在汽車制動系統上，”意法嵌入式處理解決方案總經理Jean-Marc Chery說。

　　在它的發展計劃中，意法半導體將于2014至2015年在其300mm晶圓廠中應用90nm BCD工藝。這樣做，意法和其他芯片制造商可能會壓低BCD的成本，使其更具吸引力。到那時，模擬/混合信號半導體業普遍會在產能過剩的浪潮中跨入到300mm晶圓廠的階段。