《電子技術(shù)應(yīng)用》
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2019臺積電技術(shù)研討會亮點頻現(xiàn):5nm、RF、先進封裝

2019-06-22
關(guān)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(shù)研討會,此次研討會也是首次對媒體開放的研討會,在當(dāng)前的局勢下,體現(xiàn)出TSMC對于中國半導(dǎo)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(shè)計服務(wù)、封測廠等合作伙伴均設(shè)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(shù)、商務(wù)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(wù)

  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(shù)。

  

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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(shù)。

  

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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(zhǔn)備將16FinFET引入射頻領(lǐng)域。

  

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  在先進封裝領(lǐng)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(jié)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(wù)。

  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(shù)、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(dǎo)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(yīng)用,讓生活得到改善。5G的數(shù)據(jù)分析不光是對于云端應(yīng)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(jié)出TSMC的三個主要支撐點,分別是技術(shù)、生產(chǎn)以及客戶的信任與支持,并給與了詳細解讀。

  在技術(shù)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(shù)優(yōu)勢上,魏哲佳分別以制程、技術(shù)服務(wù)、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(shù)。其中N7+是采用EUV開發(fā)的7nm技術(shù),預(yù)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(shè)計階段,預(yù)計明年二季度量產(chǎn)。N6則是隨著對EUV技術(shù)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(shè)計復(fù)用到6nm,可以充分享受EUV技術(shù)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(shè)計修改。

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

  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(chǔ)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(fù)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(dāng)然這么多產(chǎn)能離不開長期以來的巨額投資,2019年TSMC預(yù)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?!拔覀兿M蛻舯豢蛻舻目蛻魡柶鹦酒焚|(zhì),他們可以簡單回答幾個字,在TSMC生產(chǎn)。”魏哲佳說道。

  張曉強:詳解TSMC近期技術(shù)細節(jié)進展

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

  1、TSMC的7納米制程N7無疑是業(yè)界最領(lǐng)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(shù)的制程,相比N7,邏輯密度提高20%,預(yù)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(jié)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(shè)計遷移,N7的設(shè)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(yù)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(shù),TSMC首次將16finFET與射頻結(jié)合,依托16FF工藝基礎(chǔ),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(shù)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(jié)合RRAM等技術(shù),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(shù),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(shù),將高壓40nm與邏輯/SRAM的28HPC工藝相結(jié)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(shù)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(yù)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(wù)和最佳品質(zhì)?!彼裕恢币詠韟ero excursion和zero defect是TSMC所追求的目標(biāo),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(zé)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(xué)方法的測試手段、設(shè)備預(yù)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(xué),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(yù)測性維護。與此同時,TSMC也利用深度學(xué)習(xí)的方法進行自動化影像識別,對缺陷進行及時準(zhǔn)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(fēng)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(shù)業(yè)務(wù)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(wù)開發(fā)處副總監(jiān)鄒覺倫詳細介紹了先進封裝技術(shù),射頻與模擬業(yè)務(wù)開發(fā)處總監(jiān)孫杰則列舉了射頻及模擬技術(shù)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(shù)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(shù)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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