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2019臺積電技術研討會亮點頻現(xiàn):5nm,、RF,、先進封裝

2019-06-22
關鍵詞: 臺積電 RF TSMC

  2019年6月18日,臺積電TSMC)在上海召開了一年一度的技術研討會,,此次研討會也是首次對媒體開放的研討會,,在當前的局勢下,體現(xiàn)出TSMC對于中國半導體市場的重視與支持,。

  EEWORLD受邀出席此次研討會,,首次參加的感受有兩點,一個是參與廠商眾多,,TSMC把目前主要的IP,、EDA、設計服務,、封測廠等合作伙伴均設置了展位,,第二是coffee break時間長,通過這兩個細節(jié),,可以讓TSMC的客戶可以更全面的開展技術,、商務等探討。

  

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  依靠眾合作伙伴,,TSMC用戶可以得到除制造外的其他一站式解決方案服務

  本次活動的主題主要有三點,,分別是先進邏輯、射頻以及先進封裝技術,。

  

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  5nm晶圓首次展示,,良率已超80%

  

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  在先進邏輯方面,包括明年量產(chǎn)5nm,,7nm無縫升級版6nm,,以及采用EUV的N7+技術。

  

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  在射頻方面,,包括WiFi,、毫米波、RFSOI等TSMC都有進一步激化,,并且準備將16FinFET引入射頻領域,。

  

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  在先進封裝領域,,包括CoWoS和InFO將會繼續(xù)發(fā)展,同時引入前道封裝SoIC和WoW,,以實現(xiàn)更高的3D集成度,。

  羅鎮(zhèn)球:TSMC要做好創(chuàng)新的土壤

  TSMC副總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球在歡迎致辭中表示,回顧20多年前,,486年代的一臺電腦有100萬個晶體管,,而現(xiàn)在一部手機中就擁有超過53億顆晶體管,數(shù)量增長了超過5000倍,,性能也有3000倍的提升,。

  羅鎮(zhèn)球表示,在現(xiàn)今創(chuàng)新加速的大環(huán)境下,,TSMC更是要扮演好創(chuàng)新土壤的角色,,為大千世界的創(chuàng)意種子培養(yǎng)壯大。

  羅鎮(zhèn)球在總結中國過去一年的成就時表示,,過去一年2018年中國一共有400個NTO,,經(jīng)過驗證的產(chǎn)品種類超過1500個,共提供了130萬片12寸晶圓代工服務,。

  可以說在實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的過程中,,TSMC一直在積極參與。羅鎮(zhèn)球同時強調(diào),,TSMC目前的開放合作平臺(Open Innovation Platform)已經(jīng)有超過40家公司,,是大家的通力合作才使TSMC可以不斷滿足客戶的創(chuàng)新,。

  魏哲佳:技術,、生產(chǎn)以及信任是TSMC三個支撐點

  TSMC董事長魏哲佳表示,半導體行業(yè)進步如此之快,,需要創(chuàng)新,,需要合作,但最重要的是需要依靠努力,。

  魏哲佳稱,,未來一段時間內(nèi)最巨大的改變就是5G,5G可以把傳感器,、數(shù)據(jù)等信息更輕松的收集匯聚,,但最終目的是通過分析應用,讓生活得到改善,。5G的數(shù)據(jù)分析不光是對于云端應用,,同樣給邊緣計算帶來了巨大需求。

  這就給芯片帶來了全新需求,,“十年前TSMC可以提供低功耗制程,,也可以提供高速制程,但并不能同時滿足這兩點需求,而今所有的客戶都對這兩者有了更進一步的要求,?!蔽赫芗颜f道。

  魏哲佳高興的稱,,正是對科技的不斷創(chuàng)新,,使得業(yè)界對芯片的需求不斷增加,目前仍有大陸客戶找TSMC要7nm產(chǎn)能,,這也是對TSMC的認可,。

  魏哲佳總結出TSMC的三個主要支撐點,分別是技術,、生產(chǎn)以及客戶的信任與支持,,并給與了詳細解讀。

  在技術方面,,魏哲佳表示TSMC仍然是全世界唯一量產(chǎn)7nm芯片的公司,,市場上所有7nm產(chǎn)品都是TSMC的。

  在技術優(yōu)勢上,,魏哲佳分別以制程,、技術服務、特色工藝組成等多方面給與介紹,。

  除了7納米,,TSMC正在開發(fā)包括N7+,N5以及N6多項技術,。其中N7+是采用EUV開發(fā)的7nm技術,,預計2020年一季度量產(chǎn)。N5則是業(yè)界首款5nm制程,,目前已經(jīng)進入試產(chǎn)階段,,生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)完善,目前已有客戶進行設計階段,,預計明年二季度量產(chǎn),。N6則是隨著對EUV技術的掌握度更加成熟,從而開發(fā)出來的一個全新產(chǎn)品,,客戶可以直接從7nm的設計復用到6nm,,可以充分享受EUV技術所帶來的好處,繼續(xù)縮小尺寸功耗及成本,,同時無需進行任何設計修改,。

  談到技術方面,除了先進制程之外,,技術服務也是必不可少的,,目前TSMC有1300名從事設計服務的員工,,而整個生態(tài)系統(tǒng)擁有超過10000名相關工程師提供設計規(guī)則服務,為最終芯片客戶提供更多優(yōu)化服務,。

  在TSMC提供的工藝組合上,,魏哲佳表示TSMC一直秉承著以邏輯為基礎支撐,不斷演進在包括ULP,、ULL,、模擬、射頻,、BCD,、高壓、MEMS傳感器,、圖像傳感器等特色工藝,。

  產(chǎn)能方面,魏哲佳稱TSMC南京廠Fab 16的建立,,打破了業(yè)界最快速度建廠的記錄,,同時也是世界上最漂亮的Fab。而在臺灣地區(qū),,目前FAB 18已經(jīng)開始進機臺,,主要開發(fā)5nm及更高制程的產(chǎn)品。魏哲佳表示,,2018年TSMC總出貨為1200萬片12寸晶圓,,及1100萬片8英寸晶圓。魏哲佳特別強調(diào)對于8寸晶圓來說,,2013年的出貨量只有570萬片,,至今年復合增長率達14.3%,所以TSMC依然在8英寸代工上占有重要地位,。

  當然這么多產(chǎn)能離不開長期以來的巨額投資,,2019年TSMC預計總資本投入達100億到110億美元,,而在過去五年中累計投入已超過500億美元,。

  魏哲佳同時強調(diào)了TSMC的品質(zhì),力爭實現(xiàn)零缺陷,,這也是TSMC可以得到客戶信任的又一重要因素,。“我們希望客戶被客戶的客戶問起芯片品質(zhì),,他們可以簡單回答幾個字,,在TSMC生產(chǎn)?!蔽赫芗颜f道,。

  張曉強:詳解TSMC近期技術細節(jié)進展

  對于技術方面,,TSMC業(yè)務開發(fā)副總經(jīng)理張曉強又詳細介紹了一些技術細節(jié)。

  1,、TSMC的7納米制程N7無疑是業(yè)界最領先的,,隨著7nm產(chǎn)能爬坡迅速,目前的良率是越來越好,。

  2,、N7+是業(yè)界第一個采用EUV技術的制程,相比N7,,邏輯密度提高20%,,預計2019年下半年量產(chǎn)。目前TSMCEUV的功率為280W,,明年將達350W,。

  3、N6結合了N7和N7+的優(yōu)點,,使用EUV減少了MASK,,提高良率,邏輯密度得到提高,,同時無需進行任何設計遷移,,N7的設計可以直接無縫轉(zhuǎn)移至N6。

  4,、N5已經(jīng)RISC Production,,這是全新的節(jié)點,邏輯密度提升至1.8倍,,速度提高15%,,功耗降低30%。預計2020年上半年量產(chǎn),。

  5,、未來AI IOT都是低功耗,所以TSMC將依托advanced ULL/SRAM  advanced RF &analog Advance eNVM三大重點實現(xiàn)低功耗平臺,。

  6,、針對5G的射頻毫米波技術,TSMC首次將16finFET與射頻結合,,依托16FF工藝基礎,,并疊加RF功能,滿足VDD 55ULP 0.75到 12FFC+-ULL 0.5V,,極大降低,。

  7、eNVM,、RRAM以及MRAM技術TSMC都在持續(xù)開發(fā),。

  8,、PMIC方面,過去都是130μm或者180μm的產(chǎn)品,,TSMC正在開發(fā)40nm PMIIC,,采用ULP平臺,最高支持24V,,會結合RRAM等技術,,2019年4季度Qualified。

  9,、在傳感器代工方面,,TSMC 2019年推出0.8μm的CIS,同時也在開發(fā)NIR(紅外)技術,,TSMC的優(yōu)勢是將傳感器和邏輯集成,,將收發(fā)器等做進來,從而實現(xiàn)完整的解決方案,。

  10,、OLED驅(qū)動既需要高壓也需要高密度SRAM,因此今年將推出WoW封裝技術,,將高壓40nm與邏輯/SRAM的28HPC工藝相結合,,使用WoW整合。

  11,、高級封裝工藝,,8年前TSMC開始推出CoWoS封裝工藝,3年前推出InFO,,現(xiàn)如今又引入包括SoIC及WoW等偏向前道的3D封裝,。

  簡正忠:TSMC是如何實現(xiàn)精益求精的生產(chǎn)的

  之前張曉強介紹的是TSMC的技術狀況,TSMCFab2及Fab5廠長簡正忠則介紹了TSMC的工廠運營情況,。

  產(chǎn)能爬坡速度不斷加快,,是TSMC生產(chǎn)精髓所在。40nm時代,,試產(chǎn)到量產(chǎn)花費了35個月,,28nm花費28個月,而從16nm開始,,只需要3個月就實現(xiàn)了量產(chǎn),,速度越來越快,,代表卓越制造能力得到進一步增強,。

  7nm 2019共發(fā)售100萬片產(chǎn)能,相比2017年增加3倍,。

  針對5nm,,簡正忠介紹了臺南FAB 18,,這將是首個量產(chǎn)5nm的工廠,今年2月份開始裝機,,預計明年2月量產(chǎn),。

  簡正忠引用魏哲佳此前的發(fā)言:“我們只給客戶提供最好服務和最佳品質(zhì)?!彼?,一直以來zero excursion和zero defect是TSMC所追求的目標,品質(zhì)文化也是TSMC最重要的要求,。

  這兩年包括電腦中毒事件,,包括晶圓污染事件都讓TSMC越來越加大對于品質(zhì)方面的投入。

  TSMC在落實品質(zhì)文化方面,,實行的是全員參與,。而且目前一旦發(fā)生品質(zhì)事件,都會由高級副總裁,、高級總監(jiān)以及Fab運營負責人將共同行動,,足見對于質(zhì)量的重視。同時,,魏哲佳每周和各廠廠長Review品質(zhì)事件,,這代表了TSMC從上到下對維護品質(zhì)的決心與信心。

  在整個工廠運營過程中,,包括生產(chǎn)防護,、科學方法的測試手段、設備預警維護,、運營管理等諸多手段,,確保產(chǎn)品質(zhì)量和效率。

  目前TSMC共有超百個防護系統(tǒng),,每天會產(chǎn)生大量信息,,TSMC采用AI分析方法學,進行智能監(jiān)控,。目前TSMC的超級資料中心共擁有85Peta bytes數(shù)據(jù),,比美國國會圖書館的總藏書信息量還要大,所以如何用好數(shù)據(jù),,讓制程的迭代過程可以加速,,是TSMC品質(zhì)保證中重要的一環(huán)。

  而在測試方法上,,開發(fā)了smart sampling抽測方式,,可以更廣闊覆蓋被測范圍。

  在機臺維護中,,同樣采用了AI的方法對機臺進行預測性維護,。與此同時,,TSMC也利用深度學習的方法進行自動化影像識別,對缺陷進行及時準確查詢,。

  在汽車市場方面,,TSMC近兩年看到了汽車電子化電氣化所帶來的機會,加大在車用市場的投入,。對于車規(guī)級產(chǎn)品來說,,首先是在spec定義上,就會比一般品嚴格,,從而確保產(chǎn)品品質(zhì),。

  對于測試來說,任何晶圓有錯誤就會直接報廢,,同時也會按照小批量處理原則給客戶提供風險評估報告,。而針對可靠性測試,如果有任何die fail的話旁邊4個臨近die也會fail,,邊緣的die良率低的話也會fail,。同時TSMC也改善抽測方式,車用芯片是100%檢測,,以確保不會發(fā)生故障率,。

  這一切需要客戶盡早與TSMC共同評估及開發(fā)測試策略,只有這樣才能不斷降低缺陷故障率,。比如是否需要通過加壓測試,,減少缺陷發(fā)生。

  DPPM隨著制程演進變得越來越快,,16nm DPPM做到小于10用了4年,,而7nm只用了不到3年時間就完成了同樣的DPPM。

  在之后的論壇議題上,,來自先進技術業(yè)務開發(fā)處總監(jiān)袁立本介紹了移動及HPC平臺,,先進封裝業(yè)務開發(fā)處副總監(jiān)鄒覺倫詳細介紹了先進封裝技術,射頻與模擬業(yè)務開發(fā)處總監(jiān)孫杰則列舉了射頻及模擬技術上的細節(jié),,也正好切合此次大會的幾大主題,,包括5nm、先進的前道封裝技術以及毫米波射頻,。

  其實TSMC什么制程,,什么工藝并不重要。重要的是隨時了解客戶需求,,通過不斷的技術創(chuàng)新,,資本投入,合作開發(fā),滿足客戶創(chuàng)新,,做客戶創(chuàng)新土壤,,這才是TSMC能夠越來越壯大的最基本原因,。


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