為什么45納米至130納米的工藝節(jié)點(diǎn)如此重要呢？

如今，一顆芯片可以集成數(shù)十億個(gè)晶體管，晶體管排列越緊密，所需的工藝節(jié)點(diǎn)就越小，某些制造工藝已經(jīng)達(dá)到 5 納米甚至更小的節(jié)點(diǎn)。

而實(shí)際上，在我們?nèi)粘Ｊ褂玫拇蟛糠?a href="http://wenjunhu.com/analog/" target="_blank">模擬和嵌入式電子設(shè)備中，普遍采用 45 納米至 130 納米的工藝節(jié)點(diǎn)。

德州儀器模擬信號(hào)鏈業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁 Hagop Kozanian 表示：“無(wú)論是汽車(chē)、工業(yè)應(yīng)用，還是筆記本電腦和手機(jī)的電路板，幾乎在每一個(gè)電子系統(tǒng)中，都有半導(dǎo)體的應(yīng)用；但其中大部分并沒(méi)有也不需要采用較小的節(jié)點(diǎn)尺寸，在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，采用 45 納米及以上的工藝節(jié)點(diǎn)已經(jīng)能讓半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)出色的性能。對(duì)于許多模擬器件設(shè)計(jì)而言，一味地縮減尺寸不僅會(huì)降低性能，還會(huì)增加成本。”

工欲善其事，必先利其器

模擬信號(hào)鏈和電源產(chǎn)品的節(jié)點(diǎn)尺寸并非越小越好，相反，推出一款優(yōu)質(zhì)的器件，需要根據(jù)其特定的需求來(lái)確定合適的設(shè)計(jì)和制造的方法、工藝。

正如 Hagop 所言：“在半導(dǎo)體行業(yè)中，為了滿足多樣化的應(yīng)用需求，我們需要各種專(zhuān)用芯片。就大部分應(yīng)用場(chǎng)景而言，芯片的節(jié)點(diǎn)尺寸并非最關(guān)鍵的因素。我們?cè)?45 納米至 130 納米工藝技術(shù)上的投入，能夠助力我們實(shí)現(xiàn)高壓條件下的高精度性能，從而提高雷達(dá)系統(tǒng)等應(yīng)用中的表現(xiàn)，并讓高性能服務(wù)器能夠承載更多電力?！?/p>

電壓與節(jié)點(diǎn)尺寸之間的關(guān)系比較復(fù)雜。采用較小節(jié)點(diǎn)尺寸的芯片，運(yùn)行時(shí)所需電壓很小，通常僅為數(shù)年前同類(lèi)芯片運(yùn)行很小一部分。然而，在模擬傳感器器件中，電壓越低意味著需要更多的硬件來(lái)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，這可能會(huì)導(dǎo)致誤差和延遲。

德州儀器先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)副總裁 Sameer Pendharkar 表示：“在一些工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用中，我們實(shí)際上傾向使用更大尺寸的工藝節(jié)點(diǎn)，來(lái)更好地支持電壓高一點(diǎn)的器件。這類(lèi)器件可以更好地實(shí)現(xiàn)高效供電，同時(shí)減少銅線的用量。”

德州儀器能夠?qū)崿F(xiàn)具有數(shù)字信號(hào)處理功能和無(wú)線功能的全集成微控制器，正是得益于在 45 納米先進(jìn)節(jié)點(diǎn)制造技術(shù)的投資，尤其是針對(duì)以上三種產(chǎn)品的投入。

“我們會(huì)根據(jù)產(chǎn)品特性有針對(duì)性地來(lái)優(yōu)化工藝節(jié)點(diǎn)，在一個(gè)典型的德州儀器的微控制器、無(wú)線連接和雷達(dá)器件上，經(jīng)過(guò)模擬和射頻優(yōu)化的晶體管占據(jù)芯片面積的 60% 以上。在工藝節(jié)點(diǎn)數(shù)字晶體管尺寸縮小的時(shí)候，這些晶體管并不會(huì)隨之縮小，因此更小的工藝節(jié)點(diǎn)不會(huì)帶來(lái)任何顯著優(yōu)勢(shì)?！?德州儀器嵌入式處理業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁 Amichai Ron 說(shuō)，“這對(duì)于客戶而言，在沒(méi)有提升產(chǎn)品性能的前提下，卻讓成本增加了。”

做有意義的投資

要在 45 納米至 130 納米工藝節(jié)點(diǎn)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，需要開(kāi)發(fā)和掌握為德州儀器產(chǎn)品量身定制的工藝技術(shù)，同時(shí)還要確保在客戶需要時(shí)提供充足的產(chǎn)能。

Amichai 表示：“在汽車(chē)和工業(yè)等行業(yè)，客戶需要我們的產(chǎn)品可以使用數(shù)十年，而非僅僅幾年。德州儀器對(duì)于工藝配方、工藝流程和制造工廠的投資，能確保我們?cè)谖磥?lái)多年內(nèi)都能為客戶提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)半導(dǎo)體芯片供應(yīng)?！?/p>

德州儀器是目前為數(shù)不多的在 45 納米至 130 納米工藝節(jié)點(diǎn)擴(kuò)大 12 英寸晶圓投資的半導(dǎo)體公司之一，也是僅有的能夠自主支持從設(shè)計(jì)到交付的全產(chǎn)品生命周期的公司。我們的投資包括：

增加 12 英寸晶圓產(chǎn)能：芯片的生產(chǎn)是先基于大型硅晶圓制成電路，然后切割成單個(gè)芯片后封裝，然后進(jìn)行包裝。德州儀器近期投資的七座 12 英寸新晶圓制造廠將為產(chǎn)能提供規(guī)模、效率和品質(zhì)的保障，可以支持未來(lái)幾十年內(nèi)半導(dǎo)體在電子設(shè)備中的持續(xù)增長(zhǎng)。12 英寸晶圓是當(dāng)前業(yè)內(nèi)最大且最先進(jìn)的晶圓尺寸，其產(chǎn)出的芯片數(shù)量是 8 英寸晶圓的兩倍以上。因此，12 英寸晶圓產(chǎn)能的增加意味著可以在減少每顆芯片在制造過(guò)程中消耗的能源和水資源，降低成本和減少總體廢棄物的同時(shí)，讓產(chǎn)量更高。

持續(xù)優(yōu)化工藝技術(shù)：加大對(duì) 12 英寸晶圓制造的投資與致力于掌握自有工藝技術(shù)相輔相成。德州儀器針對(duì) 45 納米至 130 納米工藝節(jié)點(diǎn)研發(fā)的方案是量身定制的，它可以讓我們持續(xù)創(chuàng)新的產(chǎn)品擁有性能更高、功率密度更佳、功耗更低、尺寸更小等諸多優(yōu)勢(shì)，始終具有較高的性價(jià)比。

提升封裝測(cè)試能力：德州儀器還在全球范圍內(nèi)擁有并運(yùn)營(yíng)多個(gè)封裝測(cè)試廠，這為我們帶來(lái)了地域多樣性的優(yōu)勢(shì)，并能更好地控制供應(yīng)鏈。我們致力于加大投資，提升封裝測(cè)試的產(chǎn)能和能力，同時(shí)在多個(gè)工廠提高制造流程的利用率，為客戶提供可靠的供應(yīng)。

新一代芯片封裝：與多數(shù)半導(dǎo)體公司不同，德州儀器并不會(huì)將所有制造的晶圓都發(fā)往第三方或外部代工廠（OSAT）進(jìn)行封裝，而是大部分由自有工廠封裝。我們擁有數(shù)千種標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的封裝規(guī)格，并且都針對(duì)所需尺寸、易用性和性能進(jìn)行了優(yōu)化。

Sameer 表示：“這些投資確保了德州儀器自主供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，并為我們的產(chǎn)品提供了合適的技術(shù)。隨著市場(chǎng)需求增長(zhǎng)，我們也做好了準(zhǔn)備，邁向更小的幾何尺寸?！?/p>

保障穩(wěn)定供應(yīng)以應(yīng)對(duì)行業(yè)蓬勃發(fā)展

德州儀器正加大投資力度，計(jì)劃于 2030 年實(shí)現(xiàn) 90% 以上的晶圓制造和封裝測(cè)試業(yè)務(wù)自有化。通過(guò)擁有和運(yùn)營(yíng)自有制造設(shè)施，我們能夠更好地控制供應(yīng)鏈，為全球客戶提供更可靠的供應(yīng)保障。

“這一針對(duì)基礎(chǔ)半導(dǎo)體的制造創(chuàng)新和精準(zhǔn)投資的策略和承諾，對(duì)我們至關(guān)重要。特別是在滿足合適的成本、性能、功率、精度和電壓的基礎(chǔ)上，這讓我們能提供更加廣泛的創(chuàng)新產(chǎn)品組合?！?Sameer 說(shuō)到。

審核編輯：劉清