原创 应用创新时代，摩尔定律以外的世界同样精彩

应用创新时代，摩尔定律以外的世界同样精彩

——与X-FAB集团畅辩电子技术与半导体产业的创新蹊径

当几年前集成电路生产工艺达到深亚微米时，关于摩尔定律(Moore’s Law)是否在未来仍然有效的讨论就广泛展开，于是很快也就有了“摩尔定律进一步发展(More Moore)”和“超越摩尔定律(More than Moore)”两种观点。这两种观点分别在相关领域影响着电子技术和半导体产业的发展，成为了许多行业和企业制定技术和产品路线图的重要依据。

在过去的几年中，More Moore似乎有了更快的发展。纳米级的半导体工业技术不仅应用在了各种电脑的CPU生产之中，而且还广泛地应用在各种通信基站和基带芯片，甚至各种便携产品的应用处理器和媒体处理器之中。摩尔定律的好处实在太明显，更加精细的加工工艺带来了半导体芯片的高性能、低电压和低功耗，而处理器不仅主频速度上去了，而且还出现了同一块芯片中的多核集成，这使许多过去由专门的芯片或者子系统干的工作，用软件就可以实现了。

而在过去这几年中，More than Moore的发展也同样异常的迅猛。在一些全新的平台上，如苹果电脑的iPhone、任天堂的Wii等等平台中，其核心处理器和应用处理器性能远远比不上多核的CPU，但是其多样化的、有趣的应用，却迷倒了全球成千万上亿的用户。其中各种传感器、高性能编解码器等等模拟和混合信号产品扮演着极其重要的角色。而对于中国厂商，在这种应用层面上的创新，则更是一条发展电子产业和微电子产业的重要途径。

为此，北京华兴万邦管理咨询公司走访了一家“超越摩尔定律(More than Moore)”的积极拥趸者X-FAB集团，并与这家拥有五座晶圆厂的欧洲专业晶圆代工企业高管展开对话，探讨电子与半导体产业的发展之道。

X-FAB集团一直致力于高性能模式和混合信号半导体技术和加工工艺的开发应用，依托其30年经验和工艺积淀，以及分布在德国、美国、马来西亚和英国的五家晶圆厂每月相当于70000片8吋晶圆的产量，为全球领先的芯片企业提供代工服务，是全球最有影响的独立模拟和混合信号晶圆代工厂之一。

More than Moore的机会

在X-FAB看来：电子市场中的许多应用，如射频器件、电源管理子系统、被动元件、生物芯片、传感器、执行装置和微机电系统(MEMS)在半导体产品中正扮演着同样重要的角色。将各种模拟功能集成到基于CMOS的特色技术中，使其成本得以优化、并为系统提供有增加价值的解决方案的各种多样化的技术，就是More than Moore。

“我非常看好许多真正模拟世界的‘接口’技术，其中模拟/混合信号技术、高压技术、光电子技术和微机电系统/传感器将充满机会。”X-FAB销售与市场营销副总裁Thomas Hartung先生说。“我们的任务和服务就是帮助系统和芯片设计师实现他们的创新和创意，为此我们可以提供包括精确模型的、全面的工艺设计工具包，快速、方便和灵活的代工服务，产品寿命周期管理和供应链管理等。”

在亚洲，X-FAB非常看好包括中国大陆、台湾和韩国等亚洲新兴电子产业区域中的未来创新，在全球消费市场和各国政府的拉动和推动下，这些区域内的创新将出现在众多领域，如消费电子、汽车和通信等。目前，X-FAB的客户主要是欧洲和北美的设计公司和IDM，他们产品的应用领域包通信、汽车、工业电子和消费电子等等。X-FAB非常看好以下几个领域的发展前景。

新兴的光学市场及其技术和特性

虽然，当前很多公司似乎都难以实现增长，但是实际上在一些领域却存在增长的潜力，比如光学半导体（opto-semiconductor）市场。在过去的5年中，该市场的年均复合增长率（CAGR）为13%。一些产业的趋势已经明显，比如LED照明将代替普通光学灯泡和应用在汽车上的CMOS图像感应器，因此环境照明和光传感器、蓝光和DVD机的图片检测芯片(PDIC)、CMOS图像传感器和TOF等应用市场将会继续增长。

作为More than Moore产品的一部分，X-FAB提供了光学窗口模组、PIN模组、PINBLUE模组、PN和PIN管和堆积式光电管等等几种不同的工艺模块和特性，以支持这些新的应用领域和帮助你进入这个正在增长的市场。

霍尔传感器（Hall Sensor）的集成解决方案

霍尔效应传感器具有比传统机械和金属簧片器件都要多的优势。通过从根本上消除机械磨损，霍尔传感器的非接触实施提高了可靠性和耐久性，该器件也能感应到由有色金属进行物理阻挠的磁场。而霍尔器件的应用方向是将感应器件和控制逻辑及接口电路集成到同一个芯片上，其关键是在缩小尺寸的同时，也确保了复杂的模拟和混合信号电路的集成。

为了帮助设计师实现这种集成解决方案，X-FAB为其0.18um平台开发了霍尔传感器技术，从而可以实现高集成度而缩小片芯尺寸，可获得一个高的磁敏感性和最小的寄生效应，可支持成功的霍尔传感器IC设计。

MEMS

MEMS市场因为许多行业引入固态的压力传感器、惯性传感器、红外传感器、加速度传感器、陀螺仪和生物芯片等技术而得以兴起，并因为它们与其它电子系统协同产生新的应用而发展。由于MEMS器件的制造技术与集成电路的相似，因此X-FAB能够协同利用这两种技术以及其在模拟/混合信号代工工艺经验方面的优势。这确保了X-FAB能够提供与CMOS工艺一样的高质量组织、采购和在MEMS技术领域大批量制造的经验。

“X-FAB支持完全针对客户的MEMS工艺开发，客户可以在广泛的范围内进行工艺选择，包括表面微加工技术和批量微加工技术能力。”Hartung先生说。“X-FAB还为很多主流MEMS应用开发了自己的技术平台，比如压力传感器、惯性传感器和红外传感器。这些可以很容易地满足客户的要求。”

More than Moore的挑战

当然，与处理器和存储器等More Moore产品不断缩小尺寸的开发方式不同，开发More than Moore产品的挑战更多。这些产品不仅要求设计师能够理解应用去定义产品（除了电学指标，还有环境温度等），而且还需要在模拟和混合信号电路设计中具备充分的经验，同时还需要很多生产工艺的支持。比如开发PCIe和USB3.0等数字接入和传输芯片时可以依靠第三方的知识产权(IP)；但是在开发应用于现实世界中各种无线接入的CMOS工艺RF芯片，则离不开经验与工艺的支持。

因此，要帮助芯片设计师实现其More than Moore产品，一家晶圆代工厂应当具备全面的混合信号半导体工艺、IP和经验，同时还需要有先进的逻辑电路工艺进行配合。与此同时，许多应用对混合信号芯片和传感器的精度要求越来越高，所以还要求代工厂具备更加精准的器件模型。此外，由于这些芯片的应用环境更加复杂，因此代工厂还需要有具有高温、高压等工艺。

“我们应对这些挑战的策略有很多，我们有完整的工艺系列，并采用模块化的组合方式将模拟/混合信号新工艺与加工尺寸结合在一起，可以用数千种组合来满足客户的产品定义和性能。”Hartung先生说。“同时我们自行开发了主要的工艺技术，因此可以确保最精确的模型；在质量保证体系上，利用我们15年以上的汽车半导体生产经验，我们全面采用汽车电子更加严格的质量标准，同时努力做到为客户提供零缺陷的高可靠产品。”

X-FAB的工艺70%由自行开发，另外30%是通过与客户共同开发而成。该集团高度看好未来中国电子和微电子产业内的创新，特别是中国厂商在消费电子新应用和各种专业电子领域内的创新活动。Hartung先生认为目前全球半导体市场正在恢复，政府的支持与投入在这个阶段十分重要，中国政府对自主创新的空前重视将带来技术产业的快速发展。因此该公司不仅愿意为中国客户提供其领先的工艺和技术，而且希望能够和中国设计单位共同开发新的工艺技术。

（本文作者：北京华兴万邦管理咨询有限公司  刘朝晖 程艳）