賽普拉斯半導(dǎo)體公司（Cypress Semiconductor）在美國的明尼蘇達(dá)州擁有一座芯片制造基地,，主要用于生產(chǎn)模擬和特種工藝類芯片,。該基地最初是由Control Data公司創(chuàng)建的，在20世紀(jì)90年代被賽普拉斯收購,。在那之后的25年多的時(shí)間里,，賽普拉斯將該工廠的制程工藝逐步演進(jìn)至65nm。
而在2017年3月1日,，一家名為SkyWater的晶圓代工廠成立了,，并接管了原本屬于賽普拉斯的這座芯片制造基地。據(jù)該公司的CEO Tom Sonderman介紹，該工廠所采用的常規(guī)制程為130nm和90nm,，也可以實(shí)現(xiàn)65nm芯片的生產(chǎn),。據(jù)悉，該工廠專注于為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用制造高容量的小批量產(chǎn)品,，如專用SRAM和混合信號(hào)電路,，而賽普拉斯在這里已經(jīng)擁有原型和工藝研發(fā)業(yè)務(wù)，SkyWater繼承了這份“遺產(chǎn)”,。
假設(shè)200毫米直徑的晶圓有30個(gè)掩膜層,，則該工廠的生產(chǎn)能力約為每月12,000片晶圓，這比賽普拉斯出售該設(shè)施時(shí)所具有的產(chǎn)能要小,，但這種容量計(jì)算取決于所處理電路的復(fù)雜程度和產(chǎn)品組合,。
Oxbow
據(jù)悉，是總部位于明尼蘇達(dá)州的私募股權(quán)公司Oxbow Industries LLC推出了SkyWater,，該公司專門與公司管理層合作購買和建立業(yè)務(wù),。必要時(shí)，Oxbow還向其公司注入管理人員,，例如,，Sonderman就是從半導(dǎo)體設(shè)備公司Rudoph Industries招募過來的，他之前在Globalfoundries工作了很多年,，在晶圓代工方面經(jīng)驗(yàn)豐富,。
Sonderman在SkyWater招聘管理工作中度過了前15個(gè)月，并建立了“技術(shù)代工”的能力,，這些能力可以引起業(yè)界的共鳴,，并幫助SkyWater獲得動(dòng)力。
Sonderman認(rèn)為,，制造工藝經(jīng)過幾十年的穩(wěn)定發(fā)展,，以及線寬不斷微縮的情況下，現(xiàn)在需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)制程創(chuàng)新,，以為5G通信和人工智能驅(qū)動(dòng)的后智能手機(jī)時(shí)代做好準(zhǔn)備,。
2017年3月1日，SkyWater的收入中,，有97％來自賽普拉斯,，3％來自一家名為Parade Technologies Ltd的公司.，該公司于2015年從賽普拉斯收購了TrueTouch電容式觸摸傳感業(yè)務(wù),。Sonderman表示,，2018年，SkyWater的收入當(dāng)中,，約有60％源于與賽普拉斯的合作,，另外的40%則來源于代工業(yè)務(wù),。他補(bǔ)充說，這些比率包括晶圓生產(chǎn)和工程收入流,。
受到美國政府青睞
Oxbow Industries參與收購該公司的原因之一是,，它看到了一家在美國本土擁有工廠的企業(yè)可以支持美國政府的目標(biāo)和計(jì)劃，特別是當(dāng)前政府關(guān)注的美國處于技術(shù)領(lǐng)先地位的,，以及本土制造業(yè),。據(jù)悉，SkyWater在代工廠成立后的幾周內(nèi)就被美國國防部授予了1A級(jí)可信賴Foundry 廠稱號(hào),。
這肯定有助于SkyWater獲得更多的合同訂單,。雖然其他客戶并不直接要求這種資質(zhì)，但它能有資格接受美國政府的計(jì)劃工作,，可以說明其具有強(qiáng)大的信息處理系統(tǒng)和能力,。也就是說，處理敏感信息的安全性和嚴(yán)謹(jǐn)性可以使SkyWater的所有客戶受益,，無論他們身在何處,。
Sonderman表示，該公司打算在傳統(tǒng)的混合信號(hào)CMOS工藝方面進(jìn)行批量生產(chǎn),，并且正在進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)工作,，該開發(fā)與200mm直徑硅晶片的制造兼容。
目前,，SkyWater的主流制程是130nm S8工藝,，支持嵌入式閃存和RF的可編程片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)，適用于汽車和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,。SkyWater還可以提供一項(xiàng)技術(shù),，通過低溫讀出IC（ROIC）和基于MEMS的微測輻射熱計(jì)成像實(shí)現(xiàn)紅外成像。SkyWater具有130nm和90nm的標(biāo)準(zhǔn)PDK [物理設(shè)計(jì)套件],。
技術(shù)特色
SkyWater提供研發(fā)設(shè)施,，以幫助客戶開發(fā)新技術(shù)，并使其成熟到商業(yè)或量產(chǎn)的成熟度,。這些創(chuàng)新工程服務(wù)在量子和超級(jí)計(jì)算的超導(dǎo)性,、高速通信的硅光子學(xué)、MEMS,、生物醫(yī)學(xué)電路,、抗輻射電路等領(lǐng)域中運(yùn)行。
SkyWater還為制造技術(shù)進(jìn)出工廠提供支持,，這可能發(fā)生在兩個(gè)方向。
Sonderman解釋說,，制造工藝可以在Bloomington商業(yè)化,，并在那里采用200mm晶圓的合理產(chǎn)量,，但是當(dāng)需要更大的產(chǎn)量時(shí)，SkyWater將能夠?qū)⒐に囖D(zhuǎn)移到更高容量的工廠,，從而使客戶受益,，同時(shí)可以使SkyWater為更多的創(chuàng)新活動(dòng)騰出空間。同樣,，批量代工廠通常希望將其生產(chǎn)平衡為較高產(chǎn)量設(shè)計(jì)的較低組合,，因此希望減少批量生產(chǎn)?！拔覀冋谂c一家大型代工廠合作,，將技術(shù)轉(zhuǎn)移到我們的工廠。我們處于一種可以在市場上彌補(bǔ)這種差距的模式,，”Sonderman說,。
Sonderman強(qiáng)調(diào)，SkyWater不會(huì)作為一個(gè)溢出（overflow）的制造工廠運(yùn)作,，那樣的話會(huì)被更大的代工廠制約,。“我們將擁有自己穩(wěn)定的客戶和關(guān)系,，”他說,。
Sonderman繼續(xù)說道：“我們的技術(shù)代工模型與專業(yè)代工廠或More-than-Moore代工廠之間的區(qū)別就在于此。More-than-Moore方法強(qiáng)調(diào)支持客戶在基于獨(dú)特IP的硅的前沿競爭能力,，以及能夠處理超出硅的新材料,。SkyWater在我們支持的制程工藝方面并不具備領(lǐng)先優(yōu)勢，但是,，我們專注于為客戶提供創(chuàng)新工程服務(wù),，以開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備的流程，相應(yīng)的PDK與其它代工廠不兼容,?！?/p>
制程工藝
SkyWater正在追求的高度差異化的技術(shù)之一是基于碳納米管的FET工藝。該技術(shù)在SkyWater的一個(gè)名為3D SoC的計(jì)劃中提出,，并由美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）根據(jù)其電子復(fù)興計(jì)劃（ERI）提供資金,。
“該計(jì)劃的目標(biāo)包括展示單片集成的3DSoC，預(yù)計(jì)可提供90nm尺寸,，與7nm硅基性能相比,，具有50倍的速度優(yōu)勢。這項(xiàng)技術(shù)可以代表一種全新的計(jì)算范例,，也可以進(jìn)一步發(fā)展并擴(kuò)展到更高級(jí)的節(jié)點(diǎn),，以獲得更大的性能優(yōu)勢，“Sonderman說,。
低維材料,，如石墨烯和硫化鉬（molybdenum-sulphide）,，已經(jīng)研究了很多年，它們在商業(yè)階段的首次亮相即將出現(xiàn),。SkyWater也很愿意參與新一代化合物半導(dǎo)體,，如硅鍺、碳化硅和氮化鎵的研究工作,。
SkyWater還在MEMS領(lǐng)域進(jìn)行著研發(fā)工作,，正在研究采用氧化釩（vanadium-oxide）技術(shù)的圖像傳感器。另外,，在硅光子學(xué)方面的工作已經(jīng)持續(xù)了三年多的時(shí)間,，現(xiàn)在已投入生產(chǎn)。該工廠一直在用D-Wave進(jìn)行超導(dǎo)工作（關(guān)于量子計(jì)算）的研究,，至今已有6年多了,。
業(yè)務(wù)拓展
“我們看到，市場對我們的技術(shù)代工業(yè)務(wù)模式有著強(qiáng)烈的需求,，并且產(chǎn)能利用率很高,，”Sonderman說，處理200毫米直徑的晶圓是這類業(yè)務(wù)的最佳選擇,，短期內(nèi)沒有將其轉(zhuǎn)移到300毫米晶圓的計(jì)劃,。不過，他補(bǔ)充說,，該公司正在尋找擴(kuò)大產(chǎn)能的選擇和途徑,，包括對已有工廠的擴(kuò)張，還有收購和其它形式的合作等,，不僅要擴(kuò)充產(chǎn)能,，還要拓展整體水平和能力。
Sonderman說,，盡管Bloomington工廠幾乎裝滿了設(shè)備,，包括一個(gè)重要的測試設(shè)施，因此可以在那里進(jìn)行改造,。第二種選擇是從現(xiàn)有工廠擠出更多的空間,，以擴(kuò)充潔凈室區(qū)域。
“2019將是SkyWater繼續(xù)過渡和轉(zhuǎn)型的一年,，2020年將實(shí)現(xiàn)快速增長,。美國和歐洲對200毫米晶圓代工的需求量依然很大，除此之外,，我認(rèn)為還會(huì)有其他可能引起我們興趣的情況出現(xiàn),，拭目以待吧?！盨onderman說,。