近日，X-Fab的Ulrich Bretthauer博士指出，150mm CMOS工藝的淘汰不僅僅是產(chǎn)品變革，更是一種行業(yè)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險。
電子產(chǎn)品和系統(tǒng)制造商，尤其是在汽車、工業(yè)、醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域，嚴(yán)重依賴穩(wěn)定的集成電路供應(yīng)。然而，近期一些代工廠停止了基于150mm（6英寸）晶圓的CMOS工藝，導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷，設(shè)計工程師不得不重新開始設(shè)計，嚴(yán)重影響了企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃。
150mm晶圓上CMOS芯片生產(chǎn)的停止，標(biāo)志著0.6μm及更大尺寸工藝的終結(jié)，給相關(guān)行業(yè)的制造商帶來了巨大挑戰(zhàn)。這些成熟節(jié)點(diǎn)仍廣泛用于模擬和混合信號IC，包括傳感器接口和電源管理芯片。許多設(shè)計團(tuán)隊對150mm CMOS芯片壽命終止（EOL）的突然宣布感到措手不及，不得不緊急評估庫存、啟動重新設(shè)計并重新驗證長期運(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150mm（6英寸）增大到200mm（8英寸），最終達(dá)到300mm（12英寸）。盡管300mm晶圓已成為先進(jìn)節(jié)點(diǎn)（<90nm）的標(biāo)準(zhǔn)，但許多模擬和混合信號應(yīng)用仍停留在150mm晶圓上。然而，維持150mm晶圓上的CMOS工藝生產(chǎn)變得越來越具挑戰(zhàn)性，直接和間接材料供應(yīng)困難且昂貴，設(shè)備維護(hù)復(fù)雜且成本高。由于這些相關(guān)成本無法再轉(zhuǎn)嫁給客戶，許多代工廠被迫停止150mm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)布之日起有六個月時間提交最終訂單，十二個月時間完成最終交付。這一緊迫的時間安排給企業(yè)帶來了巨大壓力，迫使他們快速評估客戶需求，確保最后一次采購，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)，這需要兼顧技術(shù)和業(yè)務(wù)考量，尤其是在開發(fā)定制ASIC時。
這些商業(yè)考量始于對經(jīng)濟(jì)可行性的評估。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，同時通過更高的集成度實現(xiàn)增值。技術(shù)評估需要確定合適的節(jié)點(diǎn)，評估可用的功能集，并分析原型設(shè)計和晶圓成本。最后，必須根據(jù)代工廠合作伙伴的相關(guān)業(yè)績記錄、交付承諾、制造地點(diǎn)以及在適用情況下，提供設(shè)計、測試和供應(yīng)鏈管理的合格服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)來選擇合作伙伴。
許多制造商并沒有直接跳轉(zhuǎn)到300mm晶圓上的130nm以下工藝，而是轉(zhuǎn)向200mm晶圓上的350nm或180nm節(jié)點(diǎn)。這些工藝在效率、設(shè)計簡潔性和長期可行性之間取得了平衡。由于設(shè)計流程更簡單且掩模版成本更低，開發(fā)成本明顯低于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)。此外，350nm工藝節(jié)點(diǎn)的成熟度使其能夠加快產(chǎn)品上市速度，降低驗證成本，并借助成熟的IP和穩(wěn)定的PDK，持續(xù)保持較高的一次成功率。350nm工藝的模擬和高壓性能通常更佳，且器件選擇范圍比更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)更廣泛。
350nm和180nm結(jié)構(gòu)寬度的工藝節(jié)點(diǎn)均采用200mm晶圓制造。剛剛經(jīng)歷150mm工藝停產(chǎn)的客戶可能會擔(dān)心其長期供貨情況，并傾向于采用300mm晶圓工藝。盡管存在這些長期供應(yīng)方面的擔(dān)憂，但將300mm工藝用于小批量生產(chǎn)并非經(jīng)濟(jì)可行的選擇。這是因為開發(fā)時間和成本以及掩模成本都比成熟的200mm工藝高出許多倍。由于晶圓直徑的轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致每片晶圓的芯片數(shù)量幾乎翻倍，因此客戶直接從150mm切換到300mm時，很快就會低于代工廠的最低訂購量。
如果在決定采用350nm還是180nm CMOS技術(shù)時考慮工藝的長期可用性，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)占月晶圓產(chǎn)量的38%以上。這意味著200mm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)。
350nm節(jié)點(diǎn)擁有較長的生命周期和久經(jīng)考驗的穩(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微控制器（MCU）需求的數(shù)字功能，例如ARM Cortex-M0、i8051或RISC-V內(nèi)核，以及嵌入式存儲器功能。
X-Fab維護(hù)著“X-Chain”生態(tài)系統(tǒng)，使客戶能夠?qū)Ｗ⒂谄涮囟ǖ暮诵母偁幜?。X-Fab經(jīng)過硅驗證的平臺穩(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)計選項則支持快速提升產(chǎn)能。
遍布?xì)W洲的生產(chǎn)布局增強(qiáng)了供應(yīng)安全性，并降低地緣政治風(fēng)險。雙重采購以及對350nm及以下CMOS技術(shù)超過15年的長期供應(yīng)承諾，確保了客戶獲得長期的可靠性和穩(wěn)定性。
350nm是模擬為主的ASIC的最佳技術(shù)節(jié)點(diǎn)。它支持高達(dá)100V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。該平臺還包含汽車級非易失性存儲器和強(qiáng)大的I/O庫，使其特別適用于混合信號、傳感器融合、電源管理IC和電機(jī)控制應(yīng)用。
150mm CMOS的淘汰不僅僅是產(chǎn)品層面的變化，更是行業(yè)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險。依賴成熟節(jié)點(diǎn)ASIC的公司必須立即采取行動，確保供應(yīng)，避免重新設(shè)計瓶頸，并保持系統(tǒng)級差異化。X-Fab的200mm晶圓上的350nm解決方案提供了一種穩(wěn)健、經(jīng)濟(jì)高效且壽命長的替代方案，其歐洲供應(yīng)基地和生態(tài)系統(tǒng)旨在實現(xiàn)穩(wěn)定和創(chuàng)新。（校對/趙月）
