芯片制作工藝需追趕世界潮流 加倍努力

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，在半導體設計制造方面，各相關(guān)廠(chǎng)商相繼突破制造工藝，提高市場(chǎng)競爭力。

　　2012年初，富士通半導體宣布交付其為中小型IC設計公司量身定制的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設計業(yè)的震動(dòng)。而在日前于重慶舉辦的“中國集成電路設計業(yè)2012年會(huì )暨重慶集成電路跨越發(fā)展高峰論壇”上，富士通半導體又一次帶來(lái)驚喜，率先將已經(jīng)量產(chǎn)的成熟28nm先進(jìn)工藝和設計服務(wù)帶給中國高端SoC設計業(yè)者。

　　“55nm創(chuàng )新工藝制程(CS250L和CS250S)推出后中國客戶(hù)的反饋非常好，這和我們當初推出時(shí)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(hù)可以很容易導入55nm制程?，F在已經(jīng)有2至3家消費類(lèi)電子的用戶(hù)在使用了，預計明年初將會(huì )有3個(gè)Tapeout。”富士通半導體ASIC/COT業(yè)務(wù)市場(chǎng)部副經(jīng)理劉哲女士介紹說(shuō)。

　　如果說(shuō)高性?xún)r(jià)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(hù)IC設計之“渴”，那么此次富士通半導體帶來(lái)的成熟已經(jīng)量產(chǎn)的28nm半導體制造技術(shù)則是為幫助中國IC設計業(yè)應對高端先進(jìn)制程SoC設計挑戰而生。

　　當半導體制程進(jìn)入40nm工藝節點(diǎn)以后，成本成為高端SoC設計企業(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設計廠(chǎng)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點(diǎn)實(shí)現了集成度和性能優(yōu)勢，但是設計和制造的復雜度也相應成倍增加，這成為高端SoC設計企業(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雜：Doublepatterning、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時(shí)間、盈利能力、可預測能力、低功耗(面積)、復雜性等各種問(wèn)題現在也依然存在，不只存在，當工藝尺寸不斷縮小，還會(huì )使問(wèn)題變得更加糟糕。”

　　雖然邁向尺寸更小的工藝節點(diǎn)實(shí)現了集成度和性能優(yōu)勢，但是設計和制造的復雜度也相應成倍增加，這成為高端SoC設計企業(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雜：Doublepatterning、Layout-dependenteffects、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時(shí)間、盈利能力、可預測能力、低功耗(面積)、復雜性等各種問(wèn)題現在也依然存在，不只存在，當工藝尺寸不斷縮小，還會(huì )使問(wèn)題變得更加糟糕。”

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

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

　　和TSMC的密切合作是富士通半導體在28nm上的優(yōu)勢之一。“富士通半導體在TSMC的28nm工藝上的Tapeout數量也是名列前茅的，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。”有關(guān)人士介紹說(shuō)

　　例如剛開(kāi)始的28nm工藝可能會(huì )有一些良率(yield)不穩定的問(wèn)題，通過(guò)和TSMC的項目合作，富士通提高了量產(chǎn)的良率，包括穩定良率，在這方面取得了非常大的成果，這也是其若干客戶(hù)先進(jìn)設計項目能夠量產(chǎn)的一個(gè)很重要因素。

　　“量產(chǎn)與否，在半導體設計和制造領(lǐng)域是有質(zhì)的區別的?，F在市場(chǎng)上宣稱(chēng)有28nm項目的設計服務(wù)廠(chǎng)商不少，但真正擁有能夠進(jìn)入量產(chǎn)的28nm設計經(jīng)驗的可以說(shuō)是寥寥無(wú)幾。而富士通半導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(jìn)的高端ASIC方案和設計服務(wù)帶給中國廠(chǎng)商，以填補國內市場(chǎng)在這個(gè)領(lǐng)域的空白。”有關(guān)人士表示。

　　但不可否認的是，在工藝制程上雖然國內引入了富士通的28nm制造工藝，但和世界其它一流廠(chǎng)商的最高制造工藝還是有差別。其中英特爾公司明年則會(huì )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(guò)這種措施，便可在相同體積內實(shí)現更高的性能。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。國內需要在芯片制造領(lǐng)域取得更多的突破，在掌握現在制造工藝的基礎上，進(jìn)一步研發(fā)高精芯片制造工藝。