剛剛閉幕的ICCAD 2017上，一組數據再次讓中國集成電路（IC）設計驚艷了業界——2017年中國IC設計全行業銷售收入預計為1945.98億元，同比增長28.15%！根據《國家集成電路產業發展推進綱要》要求，到2020年中國集成電路產業設計業的銷售總額要達到3500億元人民幣，這已然凸顯了1500億元的增長“小目標”。要繼續保持高增長，無疑中國集成電路設計需要開拓更多更高的技術和市場，而其中隨著中國成為全球汽車制造大國，汽車半導體市場的份額也將不容小覷。
研究機構IC Insights的最新半導體產業驅動因素報告表明，相較PC、通信、消費電子等領域，汽車半導體市場至少在2021年之前都將是增長最強勁的芯片終端應用市場，2017年車用IC銷售量將增加22%，明年將繼續成長16%！這一強勁增長市場，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域，車用集成電路代工是該公司最重要的代工市場之一。
圖1：三重富士通市場部部長羅良輔分享車規級芯片制造開發與質量管理方案
“新能源汽車、自動駕駛等產品升級對芯片的質量提出更嚴苛的要求，芯片設計能力、IP資源以及車規級芯片Foundry工藝的穩定性也成為關鍵所在。”三重富士通半導體股份有限公司市場部部長羅良輔在ICCAD 2017同期舉行的“FOUNDRY與工藝技術”專題論壇演講上指出，“作為一家全球領先的晶圓代工企業，我們看好中國汽車設計與制造前景，三重富士通半導體希望扮演推動中國IC設計產業高速增長的推動力！”
借Foundry之力助升級芯片設計
如今車聯網與自動駕駛領域風起云涌，產品形式及應用功能呈現多元化發展，如車機中控、智能后視鏡、胎壓監測、ADAS雷達等。這些車規級終端應用市場“全線開花”的背后，是中國IC設計行業不斷涌入新玩家，進軍傳感器、低功耗MCU以及無線連接等多元化芯片方案領域的結果，這也從ICCAD上報告的中國共有約1380家IC設計企業的說法中得到印證。
圖2：三重富士通已實現55nm制程AEC-Q100 Grade1/2標準的LSI平臺
“汽車芯片設計生產，功能安全是首要的要求，因此芯片的高質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量，芯片設計與后端代工協作極其關鍵。” 羅良輔指出，“我們為客戶提供汽車級 LSI開發環境，包括經過市場驗證的AEC-Q100 Grade 1/2/3 IP、ISO26262 IP、5V I/O支持、精準的PDK、汽車DFM、嵌入式的存儲技術，等等。”
據羅良輔介紹，三重富士通歷史沿襲以及通過合作購買等擁有大量汽車級IP可供客戶調用。“這些IP包括極高節能優勢的DDC技術、嵌入式存儲技術（eNVM）、，以及對設計經驗要求極高的RF系列IP。”羅良輔指出，“例如自動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。在汽車雷達方面，三重富士通也有自主研發的技術/IP，并與富士通研究所合作研發、使用CMOS技術制造毫米波段的MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）技術。”，三重富士通已準備好毫米波的Process Design Kit（PDK），也將成為在車載雷達研發上也極具競爭力的工藝產品。
圖3：三重富士通強調與客戶建立緊密的協作模式
據悉，三重富士通當前的工藝覆蓋了從40-90nm節點的低功耗CMOS技術，提供獨具特色的eNVM、RF工藝選項、毫米波射頻技術。這些對很多車規級集成電路來說非常重要。“三重富士通本身擁有豐富的基礎IP庫，我們還加強了與Synopsys、Kilopass、Faraday等在基礎IP上的合作，全面解決物聯網芯片制造上的IP資源需求。” 羅良輔強調道，“這些資源對于合作客戶來說都是非常重要的支持，我們希望與中國企業接觸，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配套制造產線，獨立作為專業代工企業僅僅三年的三重富士通其實已經是行業資深老兵——擁有30年以上制造經驗，其中55nm制程已經十分成熟，如55nm制程打造的AEC-Q100 Grade1標準LSI平臺已被眾多客戶采用，同時40nm工藝相關制程也在量產中。“三重富士通不僅擁有ISO26262認證的知識產權專利，更擁有車規級DFM(Design For Manufacturability)方案、高精準PDK(Process Design Kit)以及高精準SPICE模型等面向汽車行業的LSI設計環境，以確保高質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”質量管理
“在滿足各類芯片的制造需求以外，三重富士通更提供車規級芯片質量管理方案與BCM(Business Continuity Management)防災應急措施，以確保對客戶訂單的持續供給。這一系列的服務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。
圖5：三重富士通配備業界領先的工廠自動化系統MES
三重富士通具備業界領先的芯片制造管理技術，如Lot/晶圓追蹤、Preferred tools、WAT管理、缺陷率歸零目標等。在車規級芯片質量管控方面，除了常見的AEC-Q100標準、-40~125℃工作溫度以外，更有車規級標準對應的CPK(Capability Process Key)強化(注：三重富士通達到CPK≧1.67)以及優化SPC調控等。
圖6：三重富士通為車規級芯片制造提供質量承諾
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中首家采用了混合隔震結構(AVS)的工廠，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，實現廠區的無間斷供電，保障工廠的穩定性連續生產。
羅良輔稱：“為了最大限度地確保廠區功能安全與人員生命保障，三重富士通對高質量與高可靠性的生產需求始終擺在第一位。”他總結道：“依照ISO14001規定在奉行‘環保工廠’的同時，三重富士通確立了ISO9000系列以及基于汽車ISO/TS16949認證的質量保障管理體系，并在BCM防災措施上部署對應措施，從而能夠持續、高質量地輸出35,000片/月的12寸晶圓產能！”
開啟晶圓代工“共享經濟”模式
據業內媒體報道，相比以往第四季度的傳統投片淡季，近期不斷有芯片廠商向上游晶圓代工廠增加投片量的需求，折射出2018年晶圓代工產能恐仍供不應求的狀況。其中，SEMI(國際半導體產業協會)分析指出，物聯網與汽車電子是推動晶圓需求的主要推手。而另外一面，據悉中國當前約1380家IC設計企業中，占總數88.62%的企業則是人數少于100人的小微企業。“對IC設計的中小企業而言，過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，“這在影響中小企業測試驗證其芯片的同時，也無形中拖延了產品的上市時間，甚至會出現資金回流的問題。”這時，“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設計企業推出的靈活流片服務。”羅良輔表示，“這一大批中小IC設計廠商的需求是長期存在的，三重富士通看到了這一點需求，因而順應市場需求推出該項服務。” Shuttle service是三重富士通推出的一項采用55nm以及40nm的CMOS技術實施的MPW（Multi Project Wafer）試驗性服務，通過多名客戶共享掩膜與晶圓的方式實現芯片的低成本制作，。“Shuttle service通過靈活地安排流片排期，提供流程化的完整流片服務，從而最大限度地滿足多名客戶的需求。三重富士通自成立以來，其晶圓代工服務即有口皆碑，我相信這會成為中國、甚至全球客戶的優先選擇。”羅良輔在演講結束之際這樣說道。