IBM針對RF芯片代工升級制程技術(shù)

在市場(chǎng)再度傳言 IBM 將出售其芯片部門(mén)的同時(shí)，該公司正在加速量產(chǎn)新一代絕緣上覆矽（silicon-on-insulator，SOI）與矽鍺（silicon germanium，SiGe）制程，以擴大在射頻（RF）芯片代工市場(chǎng)的占有率；該類(lèi)芯片傳統上大多是采用更稀有的砷化鎵（gallium arsenide，GaAs）制程。

IBM的兩種新制程都在該公司只提供晶圓代工的美國佛州Burlington晶圓廠(chǎng)運作，該座8寸晶圓廠(chǎng)以往曾生產(chǎn)IBM高階伺服器處理器以及相關(guān)芯 片，不過(guò)那些芯片的生產(chǎn)已經(jīng)移往位于紐約州East Fishkill的 12寸晶圓廠(chǎng)。Burlington晶圓廠(chǎng)為廣泛的客戶(hù)提供 CMOS、SOI與SiGe等多種制程，但現在打算將制程種類(lèi)減少，集中資源在生產(chǎn)RF芯片的SOI制程等技術(shù)上；該種制程目前也是IBM晶圓代工業(yè)務(wù)中 成長(cháng)最快的。

不過(guò)IBM并未透露該晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能規模以及營(yíng)收，僅表示該公司自四年前開(kāi)始生產(chǎn)SOI制程RF芯片迄今，該類(lèi)芯片已經(jīng)累計出貨達70億顆──光是去年出貨量就達30億顆；那些芯片主要是供應手機與無(wú)線(xiàn)通訊基地臺應用。

接受EETimes美國版編輯訪(fǎng)問(wèn)的IBM代表都不愿針對芯片部門(mén)出售傳言發(fā)表意見(jiàn)，這些專(zhuān)家都是該公司類(lèi)比制造部門(mén)的資深人才，只談技術(shù)。IBM專(zhuān) 門(mén)生產(chǎn)RF芯片的最新SOI制程代號為 7SW，以制造RF交換器為主，還有一些功率放大器；無(wú)論是蜂巢式通訊或是Wi-Fi設備，為因應對多重頻段的支援，對這類(lèi)元件需求越來(lái)越高。

在IBM任職25年、五年前開(kāi)始負責RF SOI業(yè)務(wù)的RF前端技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Mark Jaffe表示：「較新一代的智慧型手機內含8~12顆RF交換器，RF前端的構造非常復雜，主要原因是我們現在有采用載波聚合（carrier aggregation）的 Advanced LTE 技術(shù)，支援很多載波路徑以及頻段。

IBM為RF芯片量身打造的SOI制程技術(shù)

7SW是一種1.3微米/1.8微米混合制程，號稱(chēng)能提升RF交換器性能30%，同時(shí)將芯片面積尺寸縮小30%。我們重新打造了交換器電晶體，將焦 點(diǎn)集中在決定漏電的導通電阻（resistance-on）與關(guān)斷電容（capacitance-off）；Jaffe表示：其次我們提升了交換器電 晶體的擊穿電壓（breakdown voltage），通常你得堆疊電晶體以承受高電壓需求，但現在你可以建立一個(gè)短一點(diǎn)的堆疊以縮減芯片面積。

此外IBM也改善了電晶體的線(xiàn)性度，將三次諧波失真（the third harmonic distortion）降低了8dB。事實(shí)上7SW制程幕后的核心團隊大概只有10個(gè)人、工作了18個(gè)月；該團隊約是從 2006年開(kāi)始研發(fā)RF芯片專(zhuān)用的SOI制程。而為了建立第二供應來(lái)源，IBM已將位于法國的一座舊晶圓廠(chǎng)獨立為新公司Altis。

在IBM任職14年、負責向無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域客戶(hù)行銷(xiāo)晶圓代工業(yè)務(wù)的Sara Mellinger表示，過(guò)去包括Skyworks等市場(chǎng)領(lǐng)導級RF芯片供應商，是采用砷化鎵制程制造RF前端芯片，但現在該類(lèi)芯片已經(jīng)大幅轉向采用SiGe或SOI制程。

目前在SOI制程RF芯片代工領(lǐng)域，Tower Jazz是IBM最大的競爭對手，此外CMOS制程晶圓代工大廠(chǎng)GlobalFoundries 與臺積電（TSMC）也準備切入SOI制程搶相關(guān)商機。目前IBM的7SW制程已經(jīng)在品質(zhì)驗證階段，并為關(guān)鍵客戶(hù)提供芯片樣品，預計 2015年正式量產(chǎn)。

IBM的SiGe制程邁向90奈米節點(diǎn)

至于IBM代號9HP的SiGe BiCMOS制程技術(shù)則是90奈米節點(diǎn)，能支援360 GHz最高振蕩頻率（Fmax）、300+ GHz截止頻率（Ft），因應60~80GHz運作頻率的各種芯片所需閾值。而采用90奈米制程節點(diǎn)，則能實(shí)現接近SOI、媲美砷化鎵制程之更緊密、低功 耗的設計，可生產(chǎn)包括60GHz的Wi-Fi芯片、蜂巢式骨干網(wǎng)路芯片組、高階測試設備用芯片、光學(xué)收發(fā)器，以及規模雖小、成長(cháng)快速的車(chē)用雷達芯片，還有 航太軍事應用雷達芯片。

這將會(huì )是被大幅應用的技術(shù)；自1980年代就投入開(kāi)發(fā)SiGe技術(shù)（當時(shí)應用于生產(chǎn)IBM伺服器處理器芯片）的IBM院士David Harame表示，目前大多數SiGe技術(shù)都是采用0.18或0.13微米制程節點(diǎn)，IBM是最近才領(lǐng)先宣布進(jìn)入90奈米節點(diǎn)。

9HP制程是IBM的一個(gè)十人小組花了四年時(shí)間開(kāi)發(fā)，目前已提供數家關(guān)鍵客戶(hù)試用，預計8月能通過(guò)品質(zhì)驗證。如同SOI制程，IBM也將提供9HP制 程的開(kāi)發(fā)套件，此外該公司也提供客制化的介電質(zhì)附加模組（dielectric add-on modules）以及毫米波工具組。Harame強調：這并非是產(chǎn)業(yè)界常見(jiàn)的服務(wù)，你在其他先進(jìn)CMOS晶圓廠(chǎng)或12寸晶圓廠(chǎng)就找不到這些東西。

該團隊也表示，SiGe制程市場(chǎng)正呈現成長(cháng)態(tài)勢，因為目前蜂巢式骨干網(wǎng)路正邁向采用60GHz連結技術(shù)，此外車(chē)用雷達也預計將被產(chǎn)業(yè)界大幅采用。