當幾年前集成電路生產工藝達到深亞微米時，關于摩爾定律(Moore’s Law)是否在未來仍然有效的討論就廣泛展開，于是很快也就有了“摩爾定律進一步發(fā)展(More Moore)”和“超越摩爾定律(More than Moore)”兩種觀點。這兩種觀點分別在相關領域影響著電子技術和半導體產業(yè)的發(fā)展，成為了許多行業(yè)和企業(yè)制定技術和產品路線圖的重要依據(jù)。
在過去的幾年中，More Moore似乎有了更快的發(fā)展。納米級的半導體工業(yè)技術不僅應用在了各種電腦的CPU生產之中，而且還廣泛地應用在各種通信基站和基帶芯片，甚至各種便攜產品的應用處理器和媒體處理器之中。摩爾定律的好處實在太明顯，更加精細的加工工藝帶來了半導體芯片的高性能、低電壓和低功耗，而處理器不僅主頻速度上去了，而且還出現(xiàn)了同一塊芯片中的多核集成，這使許多過去由專門的芯片或者子系統(tǒng)干的工作，用軟件就可以實現(xiàn)了。
而在過去這幾年中，More than Moore的發(fā)展也同樣異常的迅猛。在一些全新的平臺上，如蘋果電腦的iPhone、任天堂的Wii等等平臺中，其核心處理器和應用處理器性能遠遠比不上多核的CPU，但是其多樣化的、有趣的應用，卻迷倒了全球成千萬上億的用戶。其中各種傳感器、高性能編解碼器等等模擬和混合信號產品扮演著極其重要的角色。而對于中國廠商，在這種應用層面上的創(chuàng)新，則更是一條發(fā)展電子產業(yè)和微電子產業(yè)的重要途徑。
為此，北京華興萬邦管理咨詢公司走訪了一家“超越摩爾定律(More than Moore)”的積極擁躉者X-FAB集團，并與這家擁有五座晶圓廠的歐洲專業(yè)晶圓代工企業(yè)高管展開對話，探討電子與半導體產業(yè)的發(fā)展之道。
X-FAB集團一直致力于高性能模式和混合信號半導體技術和加工工藝的開發(fā)應用，依托其30年經驗和工藝積淀，以及分布在德國、美國、馬來西亞和英國的五家晶圓廠每月相當于70000片8吋晶圓的產量，為全球領先的芯片企業(yè)提供代工服務，是全球最有影響的獨立模擬和混合信號晶圓代工廠之一。
More than Moore的機會
在X-FAB看來：電子市場中的許多應用，如射頻器件、電源管理子系統(tǒng)、被動元件、生物芯片、傳感器、執(zhí)行裝置和微機電系統(tǒng)(MEMS)在半導體產品中正扮演著同樣重要的角色。將各種模擬功能集成到基于CMOS的特色技術中，使其成本得以優(yōu)化、并為系統(tǒng)提供有增加價值的解決方案的各種多樣化的技術，就是More than Moore。
“我非常看好許多真正模擬世界的‘接口’技術，其中模擬/混合信號技術、高壓技術、光電子技術和微機電系統(tǒng)/傳感器將充滿機會。”X-FAB銷售與市場營銷副總裁Thomas Hartung先生說。“我們的任務和服務就是幫助系統(tǒng)和芯片設計師實現(xiàn)他們的創(chuàng)新和創(chuàng)意，為此我們可以提供包括精確模型的、全面的工藝設計工具包，快速、方便和靈活的代工服務，產品壽命周期管理和供應鏈管理等。”
在亞洲，X-FAB非常看好包括中國大陸、臺灣和韓國等亞洲新興電子產業(yè)區(qū)域中的未來創(chuàng)新，在全球消費市場和各國政府的拉動和推動下，這些區(qū)域內的創(chuàng)新將出現(xiàn)在眾多領域，如消費電子、汽車和通信等。目前，X-FAB的客戶主要是歐洲和北美的設計公司和IDM，他們產品的應用領域包通信、汽車、工業(yè)電子和消費電子等等。X-FAB非常看好以下幾個領域的發(fā)展前景。
新興的光學市場及其技術和特性
雖然，當前很多公司似乎都難以實現(xiàn)增長，但是實際上在一些領域卻存在增長的潛力，比如光學半導體（opto-semiconductor）市場。在過去的5年中，該市場的年均復合增長率（CAGR）為13%。一些產業(yè)的趨勢已經明顯，比如LED照明將代替普通光學燈泡和應用在汽車上的CMOS圖像感應器，因此環(huán)境照明和光傳感器、藍光和DVD機的圖片檢測芯片(PDIC)、CMOS圖像傳感器和TOF等應用市場將會繼續(xù)增長。
作為More than Moore產品的一部分，X-FAB提供了光學窗口模組、PIN模組、PINBLUE模組、PN和PIN管和堆積式光電管等等幾種不同的工藝模塊和特性，以支持這些新的應用領域和幫助你進入這個正在增長的市場。
霍爾傳感器（Hall Sensor）的集成解決方案
霍爾效應傳感器具有比傳統(tǒng)機械和金屬簧片器件都要多的優(yōu)勢。通過從根本上消除機械磨損，霍爾傳感器的非接觸實施提高了可靠性和耐久性，該器件也能感應到由有色金屬進行物理阻撓的磁場。而霍爾器件的應用方向是將感應器件和控制邏輯及接口電路集成到同一個芯片上，其關鍵是在縮小尺寸的同時，也確保了復雜的模擬和混合信號電路的集成。
為了幫助設計師實現(xiàn)這種集成解決方案，X-FAB為其0.18um平臺開發(fā)了霍爾傳感器技術，從而可以實現(xiàn)高集成度而縮小片芯尺寸，可獲得一個高的磁敏感性和最小的寄生效應，可支持成功的霍爾傳感器IC設計。
MEMS
MEMS市場因為許多行業(yè)引入固態(tài)的壓力傳感器、慣性傳感器、紅外傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和生物芯片等技術而得以興起，并因為它們與其它電子系統(tǒng)協(xié)同產生新的應用而發(fā)展。由于MEMS器件的制造技術與集成電路的相似，因此X-FAB能夠協(xié)同利用這兩種技術以及其在模擬/混合信號代工工藝經驗方面的優(yōu)勢。這確保了X-FAB能夠提供與CMOS工藝一樣的高質量組織、采購和在MEMS技術領域大批量制造的經驗。
“X-FAB支持完全針對客戶的MEMS工藝開發(fā)，客戶可以在廣泛的范圍內進行工藝選擇，包括表面微加工技術和批量微加工技術能力。”Hartung先生說。“X-FAB還為很多主流MEMS應用開發(fā)了自己的技術平臺，比如壓力傳感器、慣性傳感器和紅外傳感器。這些可以很容易地滿足客戶的要求。”
More than Moore的挑戰(zhàn)
當然，與處理器和存儲器等More Moore產品不斷縮小尺寸的開發(fā)方式不同，開發(fā)More than Moore產品的挑戰(zhàn)更多。這些產品不僅要求設計師能夠理解應用去定義產品（除了電學指標，還有環(huán)境溫度等），而且還需要在模擬和混合信號電路設計中具備充分的經驗，同時還需要很多生產工藝的支持。比如開發(fā)PCIe和USB3.0等數(shù)字接入和傳輸芯片時可以依靠第三方的知識產權(IP)；但是在開發(fā)應用于現(xiàn)實世界中各種無線接入的CMOS工藝RF芯片，則離不開經驗與工藝的支持。
因此，要幫助芯片設計師實現(xiàn)其More than Moore產品，一家晶圓代工廠應當具備全面的混合信號半導體工藝、IP和經驗，同時還需要有先進的邏輯電路工藝進行配合。與此同時，許多應用對混合信號芯片和傳感器的精度要求越來越高，所以還要求代工廠具備更加精準的器件模型。此外，由于這些芯片的應用環(huán)境更加復雜，因此代工廠還需要有具有高溫、高壓等工藝。
“我們應對這些挑戰(zhàn)的策略有很多，我們有完整的工藝系列，并采用模塊化的組合方式將模擬/混合信號新工藝與加工尺寸結合在一起，可以用數(shù)千種組合來滿足客戶的產品定義和性能。”Hartung先生說。“同時我們自行開發(fā)了主要的工藝技術，因此可以確保最精確的模型；在質量保證體系上，利用我們15年以上的汽車半導體生產經驗，我們全面采用汽車電子更加嚴格的質量標準，同時努力做到為客戶提供零缺陷的高可靠產品。”
X-FAB的工藝70%由自行開發(fā)，另外30%是通過與客戶共同開發(fā)而成。該集團高度看好未來中國電子和微電子產業(yè)內的創(chuàng)新，特別是中國廠商在消費電子新應用和各種專業(yè)電子領域內的創(chuàng)新活動。Hartung先生認為目前全球半導體市場正在恢復，政府的支持與投入在這個階段十分重要，中國政府對自主創(chuàng)新的空前重視將帶來技術產業(yè)的快速發(fā)展。因此該公司不僅愿意為中國客戶提供其領先的工藝和技術，而且希望能夠和中國設計單位共同開發(fā)新的工藝技術。