聊一聊IBM對于全球半導體產(chǎn)業(yè)的貢獻

　　IBM(國際商業(yè)機器公司)或萬(wàn)國商業(yè)機器公司，是International Business Machines Corporation的簡(jiǎn)稱(chēng)?？偣驹诩~約州阿蒙克市，1911年托馬斯·沃森創(chuàng )立于美國，是全球最大的信息技術(shù)和業(yè)務(wù)解決方案公司，業(yè)務(wù)遍及160多個(gè)國家和地區。

　　IBM是全球著(zhù)名的IT服務(wù)供應商。IBM在全球有43萬(wàn)多員工，年銷(xiāo)售額近1000億美元，每年在研發(fā)上投入約60億美元資金。

　　IBM繼2015年在美國獲得了7355項專(zhuān)利，雖然略低于2014年的7534項，但仍連續23年高居榜首。

　　IBM發(fā)言人稱(chēng)，公司2016年在美國獲得的專(zhuān)利數量仍將超過(guò)7000項。這樣，IBM將繼續成為在美國獲得專(zhuān)利數量最多的科技公司，從而實(shí)現24連冠。

　　2016年，IBM還將創(chuàng )下另一個(gè)里程碑：人工智能和認知計算相關(guān)專(zhuān)利數量將超過(guò)1000項。相比之下，Facebook2015年獲得的整體專(zhuān)利數量也不到1000項。

　　IBM研究人員遍及全球，包括美國、印度、德國、以色列和其他一些國家。在過(guò)去的20年間，IBM總計獲得超過(guò)88000項專(zhuān)利。

　　然而在半導體領(lǐng)域，IBM實(shí)際上它是一家半導體技術(shù)領(lǐng)先公司，并以輸出技術(shù)及提供服務(wù)平臺而聞名。觀(guān)察到它與Chartered，Samsung，AMD等有很長(cháng)的技術(shù)合作歷程。它開(kāi)發(fā)了許多專(zhuān)利技術(shù)，大多非自用，而是作為技術(shù)輸出。

　IBM在半導體方面貢獻

　　最典型的是全球邏輯電路，除了英特爾是鶴立雞群之外，實(shí)際上IBM是領(lǐng)跑者。它創(chuàng )建的全球IBM制造技術(shù)聯(lián)盟(IBM Alliance)，成員包括有Samsung，Toshiba，AMD，Freescale，Infineon，STMicron，Chartered及NEC八家，目標是攻克32/28納米時(shí)的高k金屬柵(HKMG)工藝難題。但是它采用的是gate-first工藝，而英特爾是自45納米開(kāi)始就采用gate-last工藝。

　　在全球半導體工業(yè)發(fā)展歷程中IBM曾推出多項突破性的半導體技術(shù)，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出巨大貢獻，包括如1966年的單晶體管的DRAM單元;1980年RISC處理器架構;80年代3D封裝，倒裝芯片(flip chips)技術(shù)等;1989年全球第一個(gè)200mm 生產(chǎn)線(xiàn);嵌入式DRAM總線(xiàn);1997年的銅互連技術(shù)，替代鋁線(xiàn)，能效更高;化學(xué)機械拋光技術(shù)(CMP);硅鍺(SiGe)晶體管的引變(stress)技術(shù);氟化氬(ArF)光刻;計算機化光刻技術(shù);化學(xué)增量光刻膠及絕緣層上硅(SOI)技術(shù)等。

　　如當IBM發(fā)表了銅制程與Low-K材料的0.13微米新技術(shù)，曾找上臺積電和聯(lián)電兜售。該時(shí)臺灣半導體還沒(méi)有用銅制程的經(jīng)驗，臺積電回去考量后，決定回絕IBM、自行研發(fā)銅制程技術(shù);而聯(lián)電則選擇向IBM買(mǎi)下技術(shù)合作開(kāi)發(fā)。然而由于IBM的技術(shù)強項只限于實(shí)驗室，在制造上良率過(guò)低、達不到量產(chǎn)水平。到了2003 年，臺積電的0.13 微米自主制程技術(shù)驚艷亮相，客戶(hù)訂單營(yíng)業(yè)額將近55億臺幣，聯(lián)電則約為15億臺幣，導致兩雄之間的先進(jìn)制程差距拉大，臺積電一路躍升為晶圓代工的霸主，并且一家獨秀。

　　IBM在業(yè)界首次結合銅芯片、絕緣硅和應變硅三種制造技術(shù)，采用90納米工藝在2004年開(kāi)發(fā)出低功耗、高性能的新型微處理器—64位的PowerPC 970FX。

　　現階段半導體工藝制程技術(shù)在20nm以下有兩條路徑，一條是依intel的FinFET 3D技術(shù)，另一條是以IBM為首，STMicronelectronics.GlobalFoundries等加入的耗盡層絕緣體上硅(FD SOI)技術(shù)。目前兩種技術(shù)各有優(yōu)劣，它與使用的要求相關(guān)，很難說(shuō)誰(shuí)將一定勝出。由于FinFET技術(shù)需要從IC設計開(kāi)始興建新的生態(tài)鏈，工藝復雜，會(huì )影響成品率而提高成本。而對于FD SOI工藝，由于SOI硅片成本高，要500美元一片，相比通常的12英寸晶園每片80美元。但是它適用于目前的2D工藝，其它方面的變動(dòng)不大，尤其適用于高頻，或者低功耗器件的制造。兩條技術(shù)路線(xiàn)的前途決定于intel，Qualcomm，TSMC，Samsung等頂級大廠(chǎng)的支持與使用。

　　IBM正在不斷深化同AMD、蘋(píng)果、Nvidia、高通、三星、索尼以及其他一些公司的合作關(guān)系，幫助他們更好地利用IBM領(lǐng)先的半導體制程技術(shù)。

　　2004年，AMD與IBM簽訂協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)新的65納米和45納米邏輯制程技術(shù)。根據協(xié)議，在研發(fā)期間AMD將支付給IBM大約2.5億～2.8億美金。作為回報，AMD有權采用IBM部分先進(jìn)的制造技術(shù)，包括C-4芯片封裝技術(shù)。

　　2004年3月，三星公司宣布與IBM、新加坡特許半導體制造公司(Chartered Semiconductor Manufacturing)和英飛凌達成戰略性半導體技術(shù)開(kāi)發(fā)合作關(guān)系。結成合作伙伴關(guān)系的4家公司重點(diǎn)關(guān)注65納米及45納米芯片技術(shù)。

　　2014年IBM倒貼15億美元，脫手它的老舊芯片生產(chǎn)線(xiàn)給格羅方德，雙方進(jìn)一步加強技術(shù)方面的合作。

　　代工服務(wù)

　　IBM在Vermont于1988年創(chuàng )建200mm生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能60，000片，工藝能力Analog，Logic，Memory及Mixed Signal。并在East Fishkill于2001年創(chuàng )建300mm的R&D線(xiàn)及2002年投資了超過(guò)25億美元，興建世界上最先進(jìn)的300毫米晶園制造生產(chǎn)線(xiàn)，并開(kāi)展代工服務(wù)。

　　IBM的代工，與臺積電等相比并不突出，2013年它在全球代工中，(屬于IDM代工)，排名第11位，銷(xiāo)售額近5億美元。

　　IBM已經(jīng)和特許半導體制造公司簽署多項戰略性技術(shù)發(fā)展和制造協(xié)議， 兩家公司合作開(kāi)發(fā)90納米和65納米的buk-CMOS工藝技術(shù)，用于在300毫米晶園上進(jìn)行芯片代工生產(chǎn)。雙方還達成一項互惠制造協(xié)定，為客戶(hù)提供更靈活的雙重來(lái)源選擇。

　　Intersi宣布進(jìn)一步擴展同IBM的芯片代工合作，將內部所有的0.6微米BiCMOS晶片制程全部移往IBM位于佛蒙特州Burington的芯片制造廠(chǎng)。到2005年，該工廠(chǎng)將生產(chǎn)出5億顆BiCMOS晶片，這些晶片經(jīng)過(guò)測試封裝后，將為各類(lèi)臺式機、筆記本電腦、掌上計算設備和寬帶電源應用提供電源管理功能。

　　到2014年時(shí)IBM己連續第5年被Gartner評選為業(yè)界領(lǐng)先的定制芯片(ASIC)供應商。

　　IBM與思科公司合作，共同設計并生產(chǎn)思科硅封包處理器(SPP)—全球最完善的40 Gbps特定應用集成電路(ASIC)，它總共擁有3800萬(wàn)個(gè)門(mén)電路、約1.85億的晶體管以及188個(gè)可編程32位RISC處理器，每秒能處理470億條指令(BIPS)。該處理器將應用于思科面向運營(yíng)商的路由器系統(Carrier Routing System，Cisco CRS-1)中，后者是一款最新的路由系統，用以在IP網(wǎng)絡(luò )中傳輸數據及影音文件。

　　IBM推出了業(yè)界首個(gè)定制芯片設計方法，主要用于在下一代定制芯片中實(shí)現性能最大化和功耗最小化。這方法被稱(chēng)為“變量識別時(shí)序(variation-aware timing)”，預計將縮短多達4倍的定制芯片設計周轉時(shí)間，幫助客戶(hù)加快新產(chǎn)品的上市速度。該方法針對130納米、90納米和65納米的ASIC設計。

　　業(yè)界可能知之甚少，華為的海思曾是IBM半導體制造的最大客戶(hù)，并且IBM半導體也是華為海思在芯片制造上的重要合作伙伴。

　　同樣中芯國際曾于2012年3月28日與IBM簽訂協(xié)議，合作開(kāi)發(fā)行業(yè)兼容28納米技術(shù)。根據合作協(xié)議，中芯國際及IBM將先交換若干技術(shù)資料，然后展開(kāi)行業(yè)兼容28納米技術(shù)的合作與開(kāi)發(fā)。