工艺节点不断升级,且看高通如何弥补与IDM差距

高通公司一直都想要缩短与TI以及其它竞争对手在工艺上的差距。近日,它正在悄悄加速其45nm设计进程,并就先进工艺节点改变了代工策略。

上述举措是高通内部开发的“集成无晶圆厂生产(IFM)模式”策略的一部分,目的在于缩短高通在采用先进工艺节点方面与领先的集成器件制造商(IDM)之间的差距,使其从90nm节点落后15个月缩减为45nm时的3个月。另外,该战略同时也是为了填补横亘在高通IC设计与制造流程之间的鸿沟。

作为全球最大的无晶圆厂设计公司,IFM策略正是高通成功的关键所在。在65nm和45nm节点,随着芯片设计成本逐渐向5,000-7,500万美元逼近,高通以及其它半导体制造商必须具备合理而有效的制造策略。

特别地,无晶圆厂设计公司必须与他们的EDA工具商以及代工伙伴密切合作。这对于45nm节点尤其重要,因为45nm被认为是半导体制造的拐点。在45nm,芯片制造商在生产中引入了大批新颖、复杂且昂贵的生产技术,例如193nm浸没式光刻,超低k薄膜以及某些情况下的高k电介质。

高通目前正在付运其65nm手机芯片组,并表示即将流片配有不同IP模块的45nm测试芯片。该公司希望能够在2008年初开始向OEM厂商提供45nm产品样片,这与TI及其它公司的计划几乎在同一时间。

当然,这样的时间表有赖于高通的制造伙伴,以及他们向复杂45nm工艺升级的能力。高通计划让两个代工阵营同时制造并付运其45nm设计,它们是:IBM公司的“晶圆厂联盟”和台积电(TSMC)。IBM通用平台联盟包括三家采用相同工艺的独立代工厂:IBM、新加坡的特许半导体制造公司以及韩国三星电子有限公司。

该策略与高通先前的代工计划稍有偏离。多年以来,高通一直依靠两个基本的合作伙伴,即IBM微电子和TSMC,来生产其作为主要收入来源的数字基带芯片。然而,在65nm节点,TSMC成为高通的“首选”代工厂。在去年四月,高通宣布其首批65nm手机芯片组样片在TSMC提前完成。

而IBM及其合作伙伴特许半导体和三星,则主要代工高通的90nm器件。不过在不久的将来,这三家公司也将成为高通65nm设计的代工厂。

借助45nm代工策略,高通希望相同时间段在多家代工厂同时生产能够确保产能,高通高级副总裁兼CDMA技术部总经理Behrooz Abdi表示。“TSMC干得相当不错,”Abdi在接受采访时表示,“但是我们的目标是同时在多家代工伙伴那里进行生产。”

分析师认为,高通希望借此削弱TI在制造方面的独到优势。除了自己的晶圆厂外,TI还和台联电、中芯国际、TSMC和特许半导体之间有合作关系。

“高通与制造伙伴保持亲密关系很有意义,”Morgan Stanley(摩根士丹利)分析师Mark Edelstone表示,“他们在晶圆厂会获得既得利益。”

F1: 高通与 IDM间缩小工艺差距的战绩表。

IDM vs. IFM

在摆正自己的IFM模式后,高通希望加快产品投放市场的速度,并减小与飞思卡尔半导体公司、TI等IDM间的工艺差距。

高通是全球领先的手机芯片组设计公司之一,但是它承认,从工艺技术角度来看,自己是落后的。就在不久前,高通与其两个主要的代工伙伴(IBM和台积电)间还保持着“有距离”的合作,并没有就芯片生产等问题进行沟通。

但是对高通、其它无晶圆厂芯片制造商以及IDM来说,从130nm节点起,世界发生了改变。对整个半导体产业而言,这是个全新而痛苦的转折点,制造中出现了许多复杂的芯片生产技术,例如193nm光刻、铜互连以及低k电介质。

事实上,在几年前,IBM与TSMC在130nm工艺中分别遇到了多种难题,从而也导致了高通及其它一些公司的发货延迟。

这些问题使IC生产中一个老掉牙的争论再次浮出水面。多年来,由于可以在公司内部弥合IC设计与生产之间的沟壑,所以IDM经常宣称其具有无晶圆厂设计公司无法比拟的优势。相应,无晶圆厂设计公司也认为他们在某方面更胜一筹,例如他们不需要像IDM那样将大笔资金花费在生产及半导体设备上。

为了解决在IC制造方面的欠缺,高通于两年前开始制定其IFM策略,目的就在于缩短该公司IC设计与第三方生产流程间的巨大沟壑。与此同时,高通组成了自己的VLSI技术组,邀请了来自EDA、芯片制造、材料科学和IC封装方面的专家。最近,该公司又组成了DFX部门,专门负责开发和实施高通的可制造性设计(DFM)和可测试性设计(DFT)策略。

尽管只是家无晶圆厂设计公司,但高通已经建立了“虚拟制造”机构。现在,这家芯片供应商更加紧密地与EDA公司、代工厂、封装供应商,甚至是半导体设备制造商进行合作,以便更好地理解并解决伴随IC设计和制造流程的技术难题。

“我们现在所做的,是尽早与合作伙伴展开合作,”Abdi表示,“我们不仅熟知工艺制造知识,而且还了解半导体设备和材料。”

在45nm,高通正在与其制造伙伴合作,以了解大量复杂且代价不菲的流程。其中一个很大的挑战,是从“干”的193nm光刻向浸没式技术转移。“我们已经看到了浸没式技术带来的一些结果,”Abdi说,“看起来不错。”

高通已经从自己的IFM模式中尝到了甜头。从工艺技术角度来看,无晶圆厂芯片供应商在130nm节点上大概较前沿IDM厂商落后24个月。“在90nm,我们将这一差距缩短到了12-15个月,”Abdi指出,“在65nm,我们想要缩短到6个月以内。”

F2:前十大无晶圆设计公司的财政收入(2006年上半年)

差距逐渐缩小

在45nm,高通宣称可将差距缩短到仅仅3个月。但是,游戏还远远没有结束。事实上,TI计划在2007年提供使用45nm工艺器件的样片,并于2008年投产。

尽管高通努力追赶IDM的工艺脚步,但它并不希望成为第一个付运产品的人,即使这意味着会稍微落后于竞争对手。这主要受成本影响,据Abdi透露,在65nm,高通一直等到裸片尺寸在经济上可行时,才开始大量发货。看来,高通将在45nm采用同样的方式。

另一方面,高通已经开始着手研究32nm。该芯片公司已经与多家机构进行了非正式会谈,其中包括欧洲R&D组织IMEC。虽然还未签署任何协议,但高通努力在32nm节点竞争中寻求一个飞跃,Abdi表示。

作者:马立得