众半导体制造商聚焦300mm模拟晶圆厂

2009年，TI(德州仪器)建造了行业里第一个300mm的用于模拟芯片的晶圆厂，此举改变了半导体行业的局面。

到那时为止，模拟芯片的制造使用的是200mm以及更小尺寸的晶圆。在300mm晶圆厂里，TI(德州仪器)可以获得比竞争对手更有利的die-size 和成本优势。理论上，一块300mm晶圆提供的芯片数比200mm的晶圆多2.5倍，从而使TI(德州仪器)降低整体的制造成本。

在过去的一年里，英飞凌和意法半导体已经开始加紧筹划各自的用于模拟芯片的300mm晶圆厂。并且寻求填补缺少晶圆厂和轻晶圆客户空隙的方法，GlobalFoundries是能够提供300mm产能的、用于模拟/混合信号技术的最优秀制造商之一。“TI具有这些技术并且也是300mm水平的，”日前Globalfoundries的全球销售，市场，质量和设计的副执行Michael Noonen说。“怎么做才能和TI(德州仪器)相媲美?我们要的是这个问题的答案。”

在这不断变化的形势中，Powerchip，TowerJazz，TSMC和UMC 已开始准备提供300mm模拟芯片的生产能力。但大多数的专业代工厂没有300mm晶圆厂，并且认为他们并不处于劣势。他们认为，模拟技术是面向过程的，并不依赖于晶片的尺寸。

模拟芯片制造商能否吸收新的300mm的产能目前尚不清楚。一些模拟IDM依然自己制造，而其他人已经使用了代工厂。还有其他的问题，300mm模拟晶圆厂能给予芯片制造商竞争优势吗?

“生产200mm晶圆的晶圆厂在未来几年里都被认为是划算的，它能够制造多种类型的集成电路，如专业的存储器，图像传感器，显示驱动器，微控制器，模拟产品，和基于MEMS的器件，IC Insights的分析师Trevor Yancey说。“在大多数情况下，300mm晶圆厂仅仅用于制造大批量的、商品型的器件如DRAM、闪存、图像传感器和电源管理装置，并且这种情况还会继续。”

事实上，大量的模拟市场如接口芯片和电源管理，300mm晶圆厂给予芯片制造商更有优势的die-size ，TI(德州仪器)市场研究总监Susie Inouye说。“有许多的模拟产品，选择在300mm晶圆厂里制造并不能高效地利用成本，如运算放大器等等，但我会说对于一些产品也有优势。比如电源管理，TI(德州仪器)凭借300mm晶圆厂就有优势。”

另一方面，在低迷时期，300mm模拟晶圆厂可能难以利用全部生产力继而导致不必要的产能过剩。事实上，TI(德州仪器)本身是可以立即吞噬自己内部工厂过剩的产能的。在一般的行业，在0.35微米以上的老工艺产能过剩，但主流的0.18微米技术的生产供不应求。

模拟：仍然是宠儿?

多年来，由于稳定的经济增长，模拟电子成了华尔街的宠儿。去年，模拟IC市场受到重挫，在2011与2012跨年之际下跌7%。2012全公司整个IC市场下降了3%。但模拟IC市场有望反弹，在2013增长6%，Inouye说。智能手机和平板电脑继续带动模拟市场，但更传统的市场仍然低迷不振，她说。

在制造业方面，也有一些不确定性，如果没有大的波动，在2009会迎来新局面，当TI(德州仪器)开启RFAB，位于德克萨斯洲理查德森的业界第一个300mm晶圆厂模拟。RFAB是基于LBC7，线性BiCMOS工艺，和C05,0.18微米模拟技术生产和运行的。

当TI(德州仪器)建成新的晶圆厂，一些人担心TI(德州仪器)会赶走竞争对手和搞价格“轰炸”。但是，TI(德州仪器)并没有赶出其竞争对手;也没有搞价格战。事实上，该公司希望保持利润率。

但RFAB给了TI(德州仪器)两方面的优势。“所有的300mm模拟生产中 40%是电源管理。300mm让他们从一块晶圆上得到更多数量的裸片，”databean的Inouye说。其次，以TI(德州仪器) 的300mm的产能，也能为客户提供有保证的电源。这对像富士康和三星这样的大客户来讲很关键，在过渡时期它们订购大量的产品，她说。

代工业关注300mm模拟晶圆厂

TI(德州仪器)，英飞凌和意法半导体是少数具有300mm生产能力的模/数混合晶圆厂中的精英企业。其他模拟IDM没有300mm晶圆厂，这意味着他们必须同这些企业打交道，如果他们需要更大尺寸的晶圆代工。

在某种程度上，GlobalFoundries，力晶半导体，台积电和联华电子公司有专业300mm的生产能力。GlobalFoundries、台积电和联华电子公司也追求领先的数字市场。“我们真的希望能有两种类型的SoC，”GlobalFoundries的noonen说。“一种SOC处于最前沿。然后，另一种SOC则追求More Than Moore(将CMOS技术与模拟/混合技术相结合)，这都是有趣的。”

去年年底，Globalfoundries采取了主动的战略，称为“2015愿景，”涉及其晶圆厂在新加坡的业务。在新加坡，Globalfoundries拥有200mm和300mm晶圆厂，主要分别用于混合信号和逻辑器件的生产。

在新的战略下，GlobalFoundries将扩大新加坡的300mm用于模拟/混合芯片生产的晶圆厂。在该晶圆厂，它已开始安装300mm的设备，这是最近从台湾的ProMos购得的。300mm的晶圆厂，代号为7厂，生产量将从现在的600000片/年提高到1000000片/年。扩建的方案预计将于2014年中期完成。

总之，Globalfoundries认为它的模拟/混合信号工艺能够赢得更多的客户从而更有力地与IDM竞争。“我们真的想加快混合信号技术在300mm领域的发展，”noonen说。“我们的想法是利用技术，不仅是竞争，好于那些把自己俘虏在晶圆厂的人们。”

同时，在五月，联合微电子公司(UMC)实施类似的策略。联电将把一个在新加坡的有专业生产设施的领先的半导体厂改建成300mm晶圆厂。在这个晶圆厂中，联电将制造CMOS图像传感器，嵌入式存储器和高压芯片。该工厂将“使联华电子赢得进入新市场的机会，”UMC首席运营官W.Y. Chen说。

200mm足够用

同时，晶圆尺寸在200毫米及其以下的代工厂，从表面上看，他们处于劣势。“我们看不到在今天300mm能够作为一个重大的威胁，”TowerJazz高级副总裁及总经理Marco Racanelli说。

“在如今我们所服务的专业模拟市场，我与我们的对手竞争的是性能和服务。而不是晶片尺寸。”

长期以来，TowerJazz也在筹划着300mm的晶圆厂，他们正在和IBM公司一道，投标印度的一个300mm晶圆厂工程。“我们看到在未来几年的模拟产品，包括低压电源，CMOS图像传感器和射频产品能够利用的晶圆尺寸较大，因此我们在为客户创造这样的条件， Racanelli说。

大多数的专业代工厂没有计划兴建一座300mm晶圆厂。例如，MagnaChip半导体的一位高管说，公司将建立一个300mm晶圆厂的可能性是“零”。韩国MagnaChip的竞争力在于工艺开发，而不是晶片尺寸。

MagnaChip有两个可月产14000片的200mm晶圆厂。它是竞争得最火热的混合信号市场中的厂商之一，拥有bipolar-CMOS- DMOS(BCD)技术 。BCD工艺结合了的几种工艺的优势，包括双极晶体管的模拟，CMOS的数字，和功率高压的DMOS。

在BCD工艺方面，MagnaChip有四个技术平台：深沟槽隔离(DTI)，结隔离，non-EPI 和SOI,核心是一个0.18微米，80伏的基于DTI的技术。它还开发了0.13微米和0.11微米的BCD工艺。“0.18 微米和0.35微米工艺在未来一段时间还是会有市场。”韩国MagnaChip工程副总裁Francois Hebert说。

他们还计划增加silicon-on-insulator(SOI)工艺。基于SOI和DTI技术，MagnaChip新推出的0.35微米，16伏工艺是针对有机电致发光器件的。很快，它们还会推出一个0.18微米的版本。“我爱SOI，”Hebert说。“它能摆脱一切(关于)电容和低压的问题。”

与此同时，意法半导体已推出一种基于SOI ，0.32微米的BCD工艺。在70 伏，100伏，140伏和200伏的应用中，意法还增加了一个0.16微米的版本。同时，在8伏，40 伏和60伏的应用也会逐渐增加bcd9s的版本，一种0.11微米，不基于SOI的BCD工艺。一个应用领域是在汽车制动系统上，”意法嵌入式处理解决方案总经理Jean-Marc Chery说。

在它的发展计划中，意法半导体将于2014至2015年在其300mm晶圆厂中应用90nm BCD工艺。这样做，意法和其他芯片制造商可能会压低BCD的成本，使其更具吸引力。到那时，模拟/混合信号半导体业普遍会在产能过剩的浪潮中跨入到300mm晶圆厂的阶段。