摘要： 隨著集成電路產業(yè)的發(fā)展，硅芯片的很多層已經(jīng)逼近原子級別。芯片技術未來的發(fā)展可能終將面對無法逾越的障礙。業(yè)界進行了很多改變，鋁取代了銅;CMP技術被引入;高K鉿氧化物取代硅氧化物作為晶體管(門)的基礎;移動性的提升有賴于應力器件(電介質膜或源級/漏極區(qū)的選擇性外延生長)。當然英特爾最近還宣布了Tri-Gate晶體管技術。今天先進的晶體管工藝(32nm以下)和十年前的130nm晶體管已經(jīng)大為不同。
關鍵字： 半導體， 3D堆疊， 摩爾定律， 模擬， MEMS， 電源
半導體行業(yè)由盛轉衰的論調不斷出現(xiàn)，很多專家預測“摩爾定律的終結”即將到來。讓我們來看看過去四十年間駕馭著半導體行業(yè)的這個定律相關的一些情況。
摩爾相信半導體相關的科學進步對經(jīng)濟發(fā)展至關重要。因為半導體在工業(yè)、政府、國防領域的應用范圍極廣。他認為這取決于科學發(fā)展步伐與生產更強大設備所需成本之間的權衡。
隨著集成電路產業(yè)的發(fā)展，硅芯片的很多層已經(jīng)逼近原子級別。芯片技術未來的發(fā)展可能終將面對無法逾越的障礙。業(yè)界進行了很多改變，鋁取代了銅;CMP技術被引入;高K鉿氧化物取代硅氧化物作為晶體管(門)的基礎;移動性的提升有賴于應力器件(電介質膜或源級/漏極區(qū)的選擇性外延生長)。當然英特爾最近還宣布了Tri-Gate晶體管技術。今天先進的晶體管工藝(32nm以下)和十年前的130nm晶體管已經(jīng)大為不同。
所有這一切所帶來的結果是：我們有了更好、更快、更先進的設備以及生產設施，同時生產成本也顯著上升。如圖表1所示。
不過隨著一些多年未得到應有關注的“沉睡”技術獲得重生，現(xiàn)在業(yè)界出現(xiàn)了一個明顯的分叉。我說的是模擬、MEMS和電源器件。
德州儀器、意法微電子、ADI、英飛凌是模擬電子行業(yè)的領導者。無線應用越來越多地采用模擬集成電路(圖2)。智能手機、平板電腦、筆記本電腦等移動設備的快速發(fā)展也提升了模擬芯片的發(fā)展。
模擬集成電路技術正在4G手機網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)、寬帶無線網(wǎng)絡系統(tǒng)等無線系統(tǒng)中扮演著重要角色。無線系統(tǒng)主要在收發(fā)芯片中使用模擬集成電路進行信號處理。模擬集成電路的其它應用領域還包括無線數(shù)據(jù)訪問卡、WLAN卡、無線鼠標、無線中繼等等。
電源器件包括功率晶體管、電源管理設備——后者被用于移動設備，在保證耗電最小化的同時提供了其它一些功能。隨著移動設備全面滲入社會，電源器件的應用最近幾年有了顯著增長?；旌蟿恿?電動汽車、智能電網(wǎng)和太陽能設備也帶動了電源器件的發(fā)展。圖表2提供了更多細節(jié)。
MEMS和摩爾
MEMS行業(yè)也隨著陀螺儀等傳感器在手持設備上的普及而顯著增長，見圖3。這些全新的應用將整個行業(yè)推向了新的方向。
這些新應用的共同點是所需晶圓相對較小，對設計要求寬松。大多數(shù)生產這些產品的晶圓廠都是相對“較老的”6英寸和8英寸晶圓廠。德州儀器是唯一一家擁有300mm模擬晶圓廠(R Fab，位于德州Richardson)的公司。這些晶圓廠的優(yōu)勢在于它們的價值已經(jīng)被完全榨干，運行成本相對較低。
鑒于此原因，我們看到過去幾年里200mm晶圓廠設備的需求增長讓所有設備供應商都措手不及。
總的來說，一方面我們看到支撐技術的發(fā)展按照摩爾定律的節(jié)奏縮減了設備的體積;另一方面，半導體行業(yè)又有了一種完全不同的組成部分，這部分業(yè)務對設計發(fā)展速度要求相對輕松，采用相對較老的晶圓廠。
將摩爾定律延續(xù)下去，特別是延續(xù)到22nm以下需要高昂的花費。而單片型3D堆疊能緩解一些問題，讓先進工藝晶圓廠的高昂成本得以降低。單片型3D堆疊技術還讓舊有技術能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，但在性能和功耗方面則卻能達到先進節(jié)點的水平。
我想我們應該學習模擬晶圓廠的業(yè)務之道。
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