從車(chē)規級芯片設計制造，三重富士通給出中國集成電路設計升級的策略

　　剛剛閉幕的ICCAD 2017上，一組數據再次讓中國集成電路(IC)設計驚艷了業(yè)界——2017年中國IC設計全行業(yè)銷(xiāo)售收入預計為1945.98億元，同比增長(cháng)28.15%!根據《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》要求，到2020年中國集成電路產(chǎn)業(yè)設計業(yè)的銷(xiāo)售總額要達到3500億元人民幣，這已然凸顯了1500億元的增長(cháng)“小目標”。要繼續保持高增長(cháng)，無(wú)疑中國集成電路設計需要開(kāi)拓更多更高的技術(shù)和市場(chǎng)，而其中隨著(zhù)中國成為全球汽車(chē)制造大國，汽車(chē)半導體市場(chǎng)的份額也將不容小覷。

　　研究機構IC Insights的最新半導體產(chǎn)業(yè)驅動(dòng)因素報告表明，相較PC、通信、消費電子等領(lǐng)域，汽車(chē)半導體市場(chǎng)至少在2021年之前都將是增長(cháng)最強勁的芯片終端應用市場(chǎng)，2017年車(chē)用IC銷(xiāo)售量將增加22%，明年將繼續成長(cháng)16%!這一強勁增長(cháng)市場(chǎng)，也是同期參展ICCAD 2017的三重富士通半導體股份有限公司所極為看重的領(lǐng)域，車(chē)用集成電路代工是該公司最重要的代工市場(chǎng)之一。

　　圖1：三重富士通市場(chǎng)部部長(cháng)羅良輔分享車(chē)規級芯片制造開(kāi)發(fā)與質(zhì)量管理方案

　　“新能源汽車(chē)、自動(dòng)駕駛等產(chǎn)品升級對芯片的質(zhì)量提出更嚴苛的要求，芯片設計能力、IP資源以及車(chē)規級芯片Foundry工藝的穩定性也成為關(guān)鍵所在。”三重富士通半導體股份有限公司市場(chǎng)部部長(cháng)羅良輔在ICCAD 2017同期舉行的“FOUNDRY與工藝技術(shù)”專(zhuān)題論壇演講上指出，“作為一家全球領(lǐng)先的晶圓代工企業(yè)，我們看好中國汽車(chē)設計與制造前景，三重富士通半導體希望扮演推動(dòng)中國IC設計產(chǎn)業(yè)高速增長(cháng)的推動(dòng)力!”

　　借Foundry之力助升級芯片設計

　　如今車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)駕駛領(lǐng)域風(fēng)起云涌，產(chǎn)品形式及應用功能呈現多元化發(fā)展，如車(chē)機中控、智能后視鏡、胎壓監測、ADAS雷達等。這些車(chē)規級終端應用市場(chǎng)“全線(xiàn)開(kāi)花”的背后，是中國IC設計行業(yè)不斷涌入新玩家，進(jìn)軍傳感器、低功耗MCU以及無(wú)線(xiàn)連接等多元化芯片方案領(lǐng)域的結果，這也從ICCAD上報告的中國共有約1380家IC設計企業(yè)的說(shuō)法中得到印證。

　　圖2：三重富士通已實(shí)現55nm制程AEC-Q100 Grade1/2標準的LSI平臺

　　“汽車(chē)芯片設計生產(chǎn)，功能安全是首要的要求，因此芯片的高質(zhì)量和高可靠性非常重要。我們認為確保從設計到芯片流片全程的高質(zhì)量，芯片設計與后端代工協(xié)作極其關(guān)鍵。” 羅良輔指出，“我們?yōu)榭蛻?hù)提供汽車(chē)級 LSI開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗證的AEC-Q100 Grade 1/2/3 IP、ISO26262 IP、5V I/O支持、精準的PDK、汽車(chē)DFM、嵌入式的存儲技術(shù)，等等。”

　　據羅良輔介紹，三重富士通歷史沿襲以及通過(guò)合作購買(mǎi)等擁有大量汽車(chē)級IP可供客戶(hù)調用。“這些IP包括極高節能優(yōu)勢的DDC技術(shù)、嵌入式存儲技術(shù)(eNVM)、，以及對設計經(jīng)驗要求極高的RF系列IP。”羅良輔指出，“例如自動(dòng)駕駛功能中應用非常廣泛的圖像處理器(ISP) ，全球很多主要的芯片都是由我們代工。在汽車(chē)雷達方面，三重富士通也有自主研發(fā)的技術(shù)/IP，并與富士通研究所合作研發(fā)、使用CMOS技術(shù)制造毫米波段的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)技術(shù)。”，三重富士通已準備好毫米波的Process Design Kit(PDK)，也將成為在車(chē)載雷達研發(fā)上也極具競爭力的工藝產(chǎn)品。

　　圖3：三重富士通強調與客戶(hù)建立緊密的協(xié)作模式

　　據悉，三重富士通當前的工藝覆蓋了從40-90nm節點(diǎn)的低功耗CMOS技術(shù)，提供獨具特色的eNVM、RF工藝選項、毫米波射頻技術(shù)。這些對很多車(chē)規級集成電路來(lái)說(shuō)非常重要。“三重富士通本身?yè)碛胸S富的基礎IP庫，我們還加強了與Synopsys、Kilopass、Faraday等在基礎IP上的合作，全面解決物聯(lián)網(wǎng)芯片制造上的IP資源需求。” 羅良輔強調道，“這些資源對于合作客戶(hù)來(lái)說(shuō)都是非常重要的支持，我們希望與中國企業(yè)接觸，在他們設計的早期提供支援。”

　　有意思的是，作為原富士通集團內部的IDM配套制造產(chǎn)線(xiàn)，獨立作為專(zhuān)業(yè)代工企業(yè)僅僅三年的三重富士通其實(shí)已經(jīng)是行業(yè)資深老兵——擁有30年以上制造經(jīng)驗，其中55nm制程已經(jīng)十分成熟，如55nm制程打造的AEC-Q100 Grade1標準LSI平臺已被眾多客戶(hù)采用，同時(shí)40nm工藝相關(guān)制程也在量產(chǎn)中。“三重富士通不僅擁有ISO26262認證的知識產(chǎn)權專(zhuān)利，更擁有車(chē)規級DFM(Design For Manufacturability)方案、高精準PDK(Process Design Kit)以及高精準SPICE模型等面向汽車(chē)行業(yè)的LSI設計環(huán)境，以確保高質(zhì)量與穩定性并存的晶圓代工制造水平。” 羅良輔指出。

　　圖4：三重富士通擁有眾多解決方案以應對不同芯片的制造需求

　　多維度策略并行，良率93%+的“三重式”質(zhì)量管理

　　“在滿(mǎn)足各類(lèi)芯片的制造需求以外，三重富士通更提供車(chē)規級芯片質(zhì)量管理方案與BCM(Business Continuity Management)防災應急措施，以確保對客戶(hù)訂單的持續供給。這一系列的服務(wù)是三重富士通晶圓制程良率高達93%的重要基礎。”羅良輔特別指出。

　　三重富士通具備業(yè)界領(lǐng)先的芯片制造管理技術(shù)，如Lot/晶圓追蹤、Preferred tools、WAT管理、缺陷率歸零目標等。在車(chē)規級芯片質(zhì)量管控方面，除了常見(jiàn)的AEC-Q100標準、-40~125℃工作溫度以外，更有車(chē)規級標準對應的CPK(Capability Process Key)強化(注：三重富士通達到CPK≧1.67)以及優(yōu)化SPC調控等。

　　在BCM防災措施，特別是地震應對措施方面，三重富士通是半導體制造行業(yè)中首家采用了混合隔震結構(AVS)的工廠(chǎng)，在建筑物與地基之間設置了三道隔震裝置，包括板式橡膠支座、剛性滑動(dòng)軸承以及油減震器，在正常狀況下可將微震的影響控制在最小限度。除此以外，三重富士通更部署了NAS電池、Li-ion capacitor(LIC)雙回路電源供電與設置LNG(液化天然氣)輔助基地等設施，實(shí)現廠(chǎng)區的無(wú)間斷供電，保障工廠(chǎng)的穩定性連續生產(chǎn)。

　　羅良輔稱(chēng)：“為了最大限度地確保廠(chǎng)區功能安全與人員生命保障，三重富士通對高質(zhì)量與高可靠性的生產(chǎn)需求始終擺在第一位。”他總結道：“依照ISO14001規定在奉行‘環(huán)保工廠(chǎng)’的同時(shí)，三重富士通確立了ISO9000系列以及基于汽車(chē)ISO/TS16949認證的質(zhì)量保障管理體系，并在BCM防災措施上部署對應措施，從而能夠持續、高質(zhì)量地輸出35,000片/月的12寸晶圓產(chǎn)能!”

　　開(kāi)啟晶圓代工“共享經(jīng)濟”模式

　　據業(yè)內媒體報道，相比以往第四季度的傳統投片淡季，近期不斷有芯片廠(chǎng)商向上游晶圓代工廠(chǎng)增加投片量的需求，折射出2018年晶圓代工產(chǎn)能恐仍供不應求的狀況。其中，SEMI(國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì ))分析指出，物聯(lián)網(wǎng)與汽車(chē)電子是推動(dòng)晶圓需求的主要推手。而另外一面，據悉中國當前約1380家IC設計企業(yè)中，占總數88.62%的企業(yè)則是人數少于100人的小微企業(yè)。“對IC設計的中小企業(yè)而言，過(guò)高的流片成本對其而言是一筆必不可少、但又負擔很大的支出。”羅良輔稱(chēng)，“這在影響中小企業(yè)測試驗證其芯片的同時(shí)，也無(wú)形中拖延了產(chǎn)品的上市時(shí)間，甚至會(huì )出現資金回流的問(wèn)題。”這時(shí)，“共享流片”概念的提出為解決這一需求提供了可能性。

　　“Shuttle service是三重富士通面向中小型IC設計企業(yè)推出的靈活流片服務(wù)。”羅良輔表示，“這一大批中小IC設計廠(chǎng)商的需求是長(cháng)期存在的，三重富士通看到了這一點(diǎn)需求，因而順應市場(chǎng)需求推出該項服務(wù)。” Shuttle service是三重富士通推出的一項采用55nm以及40nm的CMOS技術(shù)實(shí)施的MPW(Multi Project Wafer)試驗性服務(wù)，通過(guò)多名客戶(hù)共享掩膜與晶圓的方式實(shí)現芯片的低成本制作，。“Shuttle service通過(guò)靈活地安排流片排期，提供流程化的完整流片服務(wù)，從而最大限度地滿(mǎn)足多名客戶(hù)的需求。三重富士通自成立以來(lái)，其晶圓代工服務(wù)即有口皆碑，我相信這會(huì )成為中國、甚至全球客戶(hù)的優(yōu)先選擇。”羅良輔在演講結束之際這樣說(shuō)道。