BCD工藝全景:歷史、現(xiàn)在與未來(lái) 國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)芯聯(lián)集成優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯
作為模擬芯片的細(xì)分市場(chǎng),電源管理芯片正享受著新能源、智能化、數(shù)字化浪潮帶來(lái)的增長(zhǎng)紅利,特別是在智能電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,無(wú)論是自動(dòng)駕駛、智能座艙、域控制、車(chē)身控制、車(chē)燈,還是電池管理系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)都需要大量的電源管理芯片。
同時(shí),隨著智能電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越向數(shù)字化、智能化和集成化發(fā)展,這些應(yīng)用也對(duì)電源管理芯片提出了高輸出、高效率、低能耗、安全穩(wěn)定等性能需求。
作為模擬芯片,電源管理芯片設(shè)計(jì)的根基在于工藝:應(yīng)用廣泛、性能卓越的BCD(Bipolar- CMOS-DMOS)工藝。自BCD工藝誕生以來(lái)的40年里,該工藝也不斷隨下游應(yīng)用需求變化而煥發(fā)生機(jī)。
本文將深度探索BCD工藝的歷史、現(xiàn)在和未來(lái)趨勢(shì),以及在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革環(huán)境中,本土企業(yè)芯聯(lián)集成在BCD技術(shù)上的戰(zhàn)略布局和創(chuàng)新引領(lǐng)。
01、伴應(yīng)用需求而生,BCD工藝不斷煥發(fā)生機(jī)
BCD工藝,這一創(chuàng)新的單片集成技術(shù),誕生于對(duì)下游應(yīng)用需求的深刻理解。回溯到20世紀(jì)70年代末80年代初,市場(chǎng)對(duì)Bipolar(雙極性晶體管)、CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)和DMOS(雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)三種芯片的需求日益增長(zhǎng)。
面對(duì)這一挑戰(zhàn),彼時(shí)的意法半導(dǎo)體探索將這三種技術(shù)融合的可能性,并在1985年成功推出了BCD工藝,實(shí)現(xiàn)了在同一芯片上集成Bipolar、CMOS和DMOS器件的突破。
BCD工藝的優(yōu)勢(shì)在于其能夠?qū)⒉煌阅艿钠骷捎谝活w芯片之中,同時(shí)保持了各器件的優(yōu)秀性能。特別是高壓高功率的DMOS器件,在開(kāi)關(guān)模式下展現(xiàn)出極低的功耗,給終端產(chǎn)品帶來(lái)體積小、速度快、耗能低等優(yōu)勢(shì)。BCD工藝還提高了芯片的綜合性能,簡(jiǎn)化了制造過(guò)程,降低了成本,同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性并減少了電磁干擾。
BCD技術(shù)正朝著高電壓、高功率、高密度三個(gè)關(guān)鍵方向發(fā)展,以滿(mǎn)足汽車(chē)電子、工控、消費(fèi)電子等不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高電壓耐受、小型化、高集成度等的需求。
同時(shí),歷經(jīng)近四十年的演進(jìn),BCD工藝集成度不斷提高,結(jié)合eFlash、MOS和SOI技術(shù),可以提供更高的設(shè)計(jì)靈活性、更強(qiáng)大的性能,以及更低的系統(tǒng)成本。
BCD與eFlash的結(jié)合不僅滿(mǎn)足了產(chǎn)品對(duì)功耗效率、性能等級(jí)、兼容性的多重需求,還將模擬芯片與控制芯片合二為一,有效降低了整體系統(tǒng)成本。
BCD工藝的低功耗特性結(jié)合MOS的高效率,則可以顯著提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和能效。
BCD與SOI的結(jié)合利用了SOI和DTI的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),減小寄生結(jié)電容,提高了MOS管跨導(dǎo)和開(kāi)關(guān)速度,降低了功耗,同時(shí),徹底消除了閂鎖效應(yīng),減少了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度并增強(qiáng)了可靠性。
02、BCD工藝的不斷突破:芯聯(lián)集成的創(chuàng)新之旅
BCD工藝,這一由應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新技術(shù),最初主要掌握在歐美IDM手中。隨著時(shí)間的推移,非IDM的晶圓代工企業(yè),如臺(tái)積電、東部高科等也開(kāi)始迎頭趕上,發(fā)展自己的BCD技術(shù),逐步縮小了與IDM之間的技術(shù)差距,甚至引領(lǐng)BCD技術(shù)的發(fā)展。
新技術(shù)的浪潮席卷至國(guó)內(nèi)市場(chǎng),本土的晶圓代工企業(yè)開(kāi)始布局BCD,以迎合日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,并增強(qiáng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控能力。
在這場(chǎng)技術(shù)與市場(chǎng)的雙重競(jìng)賽中,芯聯(lián)集成以其全面而稀缺的BCD車(chē)規(guī)平臺(tái),規(guī)模量產(chǎn)的實(shí)力,以及在特色工藝和特色器件研發(fā)上的創(chuàng)新引領(lǐng),確立了自身在行業(yè)中的領(lǐng)先地位。
這背后離不開(kāi)人才的支撐與助推。模擬芯片是一個(gè)長(zhǎng)坡厚雪的賽道,需要長(zhǎng)期積累和經(jīng)驗(yàn)沉淀。芯聯(lián)集成創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員在模擬類(lèi)芯片領(lǐng)域有20年以上的經(jīng)驗(yàn),針對(duì)BCD工藝,可以為客戶(hù)提供了精準(zhǔn)的模擬高壓器件模型、完整的PDK(工藝設(shè)計(jì)套件)和IP支持,以及高效的定制化服務(wù)。
在半導(dǎo)體行業(yè),12英寸晶圓產(chǎn)線已成為國(guó)內(nèi)外廠商BCD工藝的顯著優(yōu)勢(shì)。隨著B(niǎo)CD工藝技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和進(jìn)步,行業(yè)面臨著成本控制和供應(yīng)鏈管理的雙重挑戰(zhàn)。為了有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),國(guó)際IDM企業(yè)紛紛加大投資,轉(zhuǎn)向12英寸晶圓廠,以此提升產(chǎn)能并實(shí)現(xiàn)成本效益的最大化。
芯聯(lián)集成緊跟行業(yè)趨勢(shì),積極布局12英寸晶圓產(chǎn)線,以確保公司在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位。今年公司的12英寸晶圓產(chǎn)能已顯著提升至每月3萬(wàn)片,2027年底達(dá)產(chǎn),產(chǎn)能10萬(wàn)片/月。這一產(chǎn)能的擴(kuò)張不僅展示了公司對(duì)市場(chǎng)需求的快速響應(yīng)能力,也體現(xiàn)了公司在生產(chǎn)規(guī)模和效率上的不斷優(yōu)化。
12英寸晶圓在模擬IC制造中所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)不容小覷。更高的晶圓尺寸意味著更高的集成度和更精細(xì)的工藝控制,這直接轉(zhuǎn)化為模擬IC性能的提升和品質(zhì)的保障。隨著12英寸產(chǎn)線的不斷成熟和優(yōu)化,客戶(hù)將享受到更低的生產(chǎn)成本,同時(shí)其產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力也將得到顯著增強(qiáng)。
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