BCD工藝全景:歷史、現(xiàn)在與未來 國內重點企業(yè)芯聯(lián)集成優(yōu)勢逐漸凸顯
作為模擬芯片的細分市場,電源管理芯片正享受著新能源、智能化、數(shù)字化浪潮帶來的增長紅利,特別是在智能電動汽車領域,無論是自動駕駛、智能座艙、域控制、車身控制、車燈,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,隨著智能電動汽車越來越向數(shù)字化、智能化和集成化發(fā)展,這些應用也對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,電源管理芯片設計的根基在于工藝:應用廣泛、性能卓越的BCD(Bipolar- CMOS-DMOS)工藝。自BCD工藝誕生以來的40年里,該工藝也不斷隨下游應用需求變化而煥發(fā)生機。
本文將深度探索BCD工藝的歷史、現(xiàn)在和未來趨勢,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技術上的戰(zhàn)略布局和創(chuàng)新引領。
01、伴應用需求而生,BCD工藝不斷煥發(fā)生機
BCD工藝,這一創(chuàng)新的單片集成技術,誕生于對下游應用需求的深刻理解?;厮莸?0世紀70年代末80年代初,市場對Bipolar(雙極性晶體管)、CMOS(互補金屬氧化物半導體)和DMOS(雙擴散金屬氧化物半導體)三種芯片的需求日益增長。
面對這一挑戰(zhàn),彼時的意法半導體探索將這三種技術融合的可能性,并在1985年成功推出了BCD工藝,實現(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)勢在于其能夠將不同性能的器件集成于一顆芯片之中,同時保持了各器件的優(yōu)秀性能。特別是高壓高功率的DMOS器件,在開關模式下展現(xiàn)出極低的功耗,給終端產(chǎn)品帶來體積小、速度快、耗能低等優(yōu)勢。BCD工藝還提高了芯片的綜合性能,簡化了制造過程,降低了成本,同時增強了系統(tǒng)的可靠性并減少了電磁干擾。
BCD技術正朝著高電壓、高功率、高密度三個關鍵方向發(fā)展,以滿足汽車電子、工控、消費電子等不同應用場景對高電壓耐受、小型化、高集成度等的需求。
同時,歷經(jīng)近四十年的演進,BCD工藝集成度不斷提高,結合eFlash、MOS和SOI技術,可以提供更高的設計靈活性、更強大的性能,以及更低的系統(tǒng)成本。
BCD與eFlash的結合不僅滿足了產(chǎn)品對功耗效率、性能等級、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合MOS的高效率,則可以顯著提升整個系統(tǒng)的可靠性和能效。
BCD與SOI的結合利用了SOI和DTI的獨特優(yōu)勢,減小寄生結電容,提高了MOS管跨導和開關速度,降低了功耗,同時,徹底消除了閂鎖效應,減少了電路設計的復雜度并增強了可靠性。
02、BCD工藝的不斷突破:芯聯(lián)集成的創(chuàng)新之旅
BCD工藝,這一由應用需求驅動的創(chuàng)新技術,最初主要掌握在歐美IDM手中。隨著時間的推移,非IDM的晶圓代工企業(yè),如臺積電、東部高科等也開始迎頭趕上,發(fā)展自己的BCD技術,逐步縮小了與IDM之間的技術差距,甚至引領BCD技術的發(fā)展。
新技術的浪潮席卷至國內市場,本土的晶圓代工企業(yè)開始布局BCD,以迎合日益增長的市場需求,并增強國內產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈自主可控能力。
在這場技術與市場的雙重競賽中,芯聯(lián)集成以其全面而稀缺的BCD車規(guī)平臺,規(guī)模量產(chǎn)的實力,以及在特色工藝和特色器件研發(fā)上的創(chuàng)新引領,確立了自身在行業(yè)中的領先地位。
這背后離不開人才的支撐與助推。模擬芯片是一個長坡厚雪的賽道,需要長期積累和經(jīng)驗沉淀。芯聯(lián)集成創(chuàng)始團隊成員在模擬類芯片領域有20年以上的經(jīng)驗,針對BCD工藝,可以為客戶提供了精準的模擬高壓器件模型、完整的PDK(工藝設計套件)和IP支持,以及高效的定制化服務。
在半導體行業(yè),12英寸晶圓產(chǎn)線已成為國內外廠商BCD工藝的顯著優(yōu)勢。隨著BCD工藝技術的持續(xù)創(chuàng)新和進步,行業(yè)面臨著成本控制和供應鏈管理的雙重挑戰(zhàn)。為了有效應對這些挑戰(zhàn),國際IDM企業(yè)紛紛加大投資,轉向12英寸晶圓廠,以此提升產(chǎn)能并實現(xiàn)成本效益的最大化。
芯聯(lián)集成緊跟行業(yè)趨勢,積極布局12英寸晶圓產(chǎn)線,以確保公司在激烈的市場競爭中保持領先地位。今年公司的12英寸晶圓產(chǎn)能已顯著提升至每月3萬片,2027年底達產(chǎn),產(chǎn)能10萬片/月。這一產(chǎn)能的擴張不僅展示了公司對市場需求的快速響應能力,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制造中所帶來的優(yōu)勢不容小覷。更高的晶圓尺寸意味著更高的集成度和更精細的工藝控制,這直接轉化為模擬IC性能的提升和品質的保障。隨著12英寸產(chǎn)線的不斷成熟和優(yōu)化,客戶將享受到更低的生產(chǎn)成本,同時其產(chǎn)品在市場中的競爭力也將得到顯著增強。
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