本文由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自eenewseurope

X-Fab的Ulrich Bretthauer博士表示，6英寸 CMOS的淘汰不僅僅是產(chǎn)品的變化，而是一種結(jié)構(gòu)性行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

電子產(chǎn)品和系統(tǒng)制造商依賴于可靠的集成電路供應(yīng)，尤其是在汽車、工業(yè)、醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域。半導(dǎo)體器件的買家，尤其是在這些特定領(lǐng)域的買家，嚴(yán)重依賴穩(wěn)定的集成電路供應(yīng)。因此，過(guò)去幾個(gè)月一些代工廠停止了基于6英寸晶圓的CMOS工藝，這讓一些公司陷入困境；這擾亂了供應(yīng)鏈，使設(shè)計(jì)工程師不得不重新開始設(shè)計(jì)，從而影響了戰(zhàn)略規(guī)劃。

6英寸晶圓上 CMOS 芯片生產(chǎn)的停止標(biāo)志著 0.6 微米及更大尺寸工藝的終結(jié)，這給汽車、工業(yè)、醫(yī)療和其他行業(yè)的制造商帶來(lái)了挑戰(zhàn)。這些成熟的節(jié)點(diǎn)仍然廣泛用于模擬和混合信號(hào) IC，包括傳感器接口和電源管理芯片。對(duì)于許多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，6英寸CMOS 芯片壽命終止 (EOL) 的突然宣布幾乎沒(méi)有預(yù)兆。在某些情況下，這一消息會(huì)引發(fā)緊急會(huì)議，以評(píng)估庫(kù)存、啟動(dòng)重新設(shè)計(jì)并重新驗(yàn)證長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)。

隨著工藝節(jié)點(diǎn)尺寸的不斷縮小，晶圓尺寸也從6英寸增大到8英寸，最終達(dá)到12英寸。除了摩爾定律之外，這種尺寸的增長(zhǎng)對(duì)滿足日益增長(zhǎng)的芯片需求并降低成本做出了決定性的貢獻(xiàn)。雖然12英寸晶圓已成為先進(jìn)節(jié)點(diǎn)（<90 納米）的標(biāo)準(zhǔn)，但許多模擬和混合信號(hào)應(yīng)用仍然停留在6英寸晶圓上，采用 0.6 微米等成熟節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)表 1）。

雖然12英寸晶圓已成為先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)已超過(guò)二十年，但在6英寸晶圓上維持CMOS工藝的生產(chǎn)卻變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。隨著6英寸晶圓產(chǎn)量的下降，直接和間接材料的供應(yīng)變得更加困難和昂貴。同時(shí)，設(shè)備維護(hù)也變得更加復(fù)雜，成本也更高。由于這些相關(guān)成本無(wú)法再轉(zhuǎn)嫁給客戶，許多代工廠被迫停止6英寸晶圓的生產(chǎn)。

根據(jù) JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) J-STD-048（產(chǎn)品停產(chǎn)通知標(biāo)準(zhǔn)），客戶自產(chǎn)品停產(chǎn)公告發(fā)布之日起有六個(gè)月的時(shí)間提交最終訂單，十二個(gè)月的時(shí)間完成最終交付。如此緊迫的時(shí)間安排給企業(yè)帶來(lái)了巨大的壓力，迫使他們快速評(píng)估客戶需求，確保最后一次采購(gòu)，并開始規(guī)劃替換方案。在許多情況下，唯一可行的解決方案是將受影響的集成電路遷移到新的工藝節(jié)點(diǎn)——這項(xiàng)工作需要兼顧技術(shù)和業(yè)務(wù)，尤其是在開發(fā)定制 ASIC 時(shí)。

這些商業(yè)考量始于對(duì)經(jīng)濟(jì)可行性的評(píng)估。ASIC 應(yīng)提供獨(dú)特的解決方案，以優(yōu)化系統(tǒng)成本、性能和 PCB 面積，同時(shí)通過(guò)更高的集成度實(shí)現(xiàn)增值。技術(shù)評(píng)估需要確定合適的節(jié)點(diǎn)，評(píng)估可用的功能集，并分析原型設(shè)計(jì)和晶圓成本。最后，必須根據(jù)代工廠合作伙伴的相關(guān)業(yè)績(jī)記錄、交付承諾、制造地點(diǎn)以及在適用情況下，其合格的設(shè)計(jì)、測(cè)試和供應(yīng)鏈管理服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)來(lái)選擇合作伙伴。

8英寸晶圓上的350nm CMOS：合理的遷移路徑

許多制造商并沒(méi)有直接在12英寸晶圓上采用130納米以下工藝，而是轉(zhuǎn)向在8英寸晶圓上采用350納米或180納米節(jié)點(diǎn)。這些工藝在效率、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔性和長(zhǎng)期可行性之間取得了平衡。由于設(shè)計(jì)流程更簡(jiǎn)單、掩模版成本更低，開發(fā)成本顯著低于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)。此外，350納米節(jié)點(diǎn)的成熟度使其能夠縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，降低驗(yàn)證成本，并由經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的IP和穩(wěn)定的PDK提供支持，從而持續(xù)保持較高的一次成功率。350納米的模擬和高壓性能通常更佳，并且器件選擇范圍比更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)更廣泛。

根據(jù) SEMI World Fab 預(yù)測(cè)，2023 年第三季度每月8英寸晶圓投產(chǎn)數(shù)量。

350nm 和 180nm 結(jié)構(gòu)寬度的工藝節(jié)點(diǎn)均在8英寸晶圓上制造。剛剛經(jīng)歷 6英寸工藝停產(chǎn)的客戶可能會(huì)擔(dān)心長(zhǎng)期供貨問(wèn)題，并傾向于采用12英寸晶圓上的工藝。盡管存在這些長(zhǎng)期供應(yīng)方面的擔(dān)憂，但將12英寸工藝用于小批量生產(chǎn)并非經(jīng)濟(jì)可行的選擇。這是因?yàn)殚_發(fā)時(shí)間和成本以及掩模成本比現(xiàn)有的8英寸工藝高出許多倍。由于從一個(gè)晶圓直徑遷移到另一個(gè)晶圓直徑時(shí)，每片晶圓上的芯片數(shù)量幾乎翻倍，因此，如果客戶直接從6英寸切換到12英寸，很快就會(huì)低于代工廠的最低訂購(gòu)量。

如果在決定采用 350nm 還是 180nm CMOS 技術(shù)時(shí)考慮工藝的長(zhǎng)期可用性，則值得關(guān)注近期晶圓交付情況。2023 年第三季度，大于 90nm 的技術(shù)節(jié)點(diǎn)占月度晶圓產(chǎn)量的 38% 以上。這意味著8英寸晶圓的全球供應(yīng)鏈依然強(qiáng)勁，確保了材料和設(shè)備的持續(xù)供應(yīng)。

350 nm 節(jié)點(diǎn)具有較長(zhǎng)的生命周期和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的穩(wěn)定性，非常適合模擬、MEMS 和基于傳感器的系統(tǒng)，支持集成足以滿足入門級(jí)微控制器需求的數(shù)字功能，例如 ARM Cortex-M0、i8051 或 RISC-V 內(nèi)核，以及嵌入式內(nèi)存功能。

X-Fab 擁有一個(gè)名為 X-Chain 的生態(tài)系統(tǒng)，使客戶能夠?qū)Ｗ⒂谄涮囟ǖ暮诵母?jìng)爭(zhēng)力。X-Fab 經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的平臺(tái)穩(wěn)定性確保了極高的“一次成功”率，而快速且經(jīng)濟(jì)高效的原型設(shè)計(jì)選項(xiàng)則支持快速提升產(chǎn)量。

歐洲生產(chǎn)布局增強(qiáng)了供應(yīng)安全性，并降低了地緣政治風(fēng)險(xiǎn)。雙重采購(gòu)以及對(duì)350納米及以上CMOS工藝的15年以上長(zhǎng)期供應(yīng)承諾，確保了客戶長(zhǎng)期的可靠性和穩(wěn)定性。

350 nm 是模擬為主 ASIC 的最佳技術(shù)節(jié)點(diǎn)。它支持高達(dá) 100 V 的高壓晶體管和低噪聲模擬器件，并提供 MEMS 和傳感器接口的集成選項(xiàng)。該平臺(tái)還包含汽車級(jí)非易失性存儲(chǔ)器和強(qiáng)大的 I/O 庫(kù)，尤其適用于混合信號(hào)、傳感器融合、電源管理 IC 和電機(jī)控制應(yīng)用。

6英寸CMOS的淘汰不僅僅是產(chǎn)品變革，更是行業(yè)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)。依賴成熟節(jié)點(diǎn)ASIC的公司必須立即采取行動(dòng)，確保供應(yīng)，避免重新設(shè)計(jì)瓶頸，并保持系統(tǒng)級(jí)差異化。X-Fab基于8英寸晶圓的350納米解決方案提供了一種穩(wěn)健、經(jīng)濟(jì)高效且壽命長(zhǎng)的替代方案，其歐洲供應(yīng)基地和生態(tài)系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和創(chuàng)新。

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