更復(fù)雜的是,最終產(chǎn)品的物理特性還會影響到產(chǎn)量,尤其是那些含有模擬電路的器件。萬幸的是,如果工程師掌握了 0.13 微米設(shè)計的復(fù)雜性,那么 90 納米工藝結(jié)點的設(shè)計只是在原有基礎(chǔ)上收縮,而不是一個全新的過程。
用于 FPGA 開發(fā)的 EDA 工具價格還需要大幅上升,因為現(xiàn)在開發(fā) FPGA 產(chǎn)品幾乎同開發(fā)一片 ASIC 一樣困難。目前FPGA 供應(yīng)商還在為客戶提供低價入門級工具,而 EDA 公司則以較高價格但性能更好的工具進入這一市場。
對 FPGA 供應(yīng)商而言,現(xiàn)在是考慮退出 EDA 市場的時候了。由于需要解決的問題日益復(fù)雜,開發(fā)支持產(chǎn)品軟件的成本愈加昂貴。多數(shù)情況下,FPGA 供應(yīng)商為EDA做的努力是賠錢的,而且客戶還要為購買的每一塊芯片付軟件開發(fā)費用,即使他們根本不用這些軟件工具。FPGA 供應(yīng)商必須清楚,客戶是根據(jù) FPGA 器件自身的價值來選購,而不是因為有便宜的軟件才來購買。
2004 年可望增長的另一個市場領(lǐng)域是模擬工具、混合信號工具、射頻工具以及能提高產(chǎn)量的工具。如果沒有外部因素干擾的話,所有上述這些因素結(jié)合,將使全行業(yè)保持一個適度的增長,速度大概為 2%-3%。
制成技術(shù) 進入新的時代(Peter Singer, Semiconductor International主編)
分析家預(yù)測,2004 年所有半導(dǎo)體市場領(lǐng)域都有顯著的增長,整個市場可望增長 19.4%,達(dá)到約 1950 億。引領(lǐng)這一增長的將是 DVD 消費市場（增長30%）、服務(wù)器市場（15%）、個人電腦（11%）,數(shù)碼相機（14%）,以及手機（10%）。目標(biāo)市場是多樣性的,而非10年前只有PC一枝獨秀。
當(dāng)然,半導(dǎo)體業(yè)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。除了技術(shù)挑戰(zhàn)以外,還要應(yīng)付一些經(jīng)濟問題,如生產(chǎn)能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本（一個先進的晶圓廠投資要 60 億美元）,以及投資回報率（ROI）等。半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展仍然遵循摩爾定律,但有些人已經(jīng)開始置疑這種做法是否有經(jīng)濟意義。轉(zhuǎn)向新的技術(shù)工藝需要巨額的研發(fā)與設(shè)備投資,但卻幾乎沒有時間獲得這些投資的回報。
業(yè)界從 200 毫米晶圓向 300 毫米晶圓的過渡使產(chǎn)能可以提高兩倍,而設(shè)備和工廠的投資增加不多。這樣就可以顯著地節(jié)約成本,每片晶圓大約能節(jié)省 30%。所以投資于 300 毫米晶圓廠成為一種趨勢。現(xiàn)在全球約有 20 多家晶圓廠在用 300毫米晶圓生產(chǎn)器件,另有 15 家正在計劃建設(shè)。到 2010 年時,預(yù)計所有半導(dǎo)體制造能力的 20% 是由 300 毫米晶圓完成的。2005年時,40% 的 300 毫米晶圓廠將建在臺灣。
從技術(shù)角度看,最令人矚目的進展就是近來由摩托羅拉研發(fā)人員宣布的新型分裂柵（split-gate）鰭式場效應(yīng)晶體管（fin-FET）。它將柵分割成兩個部分可以單獨施加偏壓,從根本上改變了空閑狀態(tài)下晶體管的閾值電壓。晶體管從原來的三腳器件變成了四腳器件,但由于省去了其它晶體管,因此設(shè)計的復(fù)雜度是降低了。
在半導(dǎo)體工業(yè)中,最大的進步幾乎都來自新型材料。業(yè)界已廣泛地用銅代替鋁作為片上互連材料。研究人員正在使用應(yīng)變硅、SiGe 層、絕緣硅（SOI）,甚至混合基材等方法來提高芯片性能。金屬柵（可能與一個高 k 值門電介質(zhì)結(jié)合）也是受到廣泛研究的主題。分立元件的集成也是半導(dǎo)體工業(yè)中的一個重要研究領(lǐng)域。未來的芯片將可能使用光、電信號進行通信。
測試市場 機會多多(Martin Rowe,Test&Measurement World高級技術(shù)編輯)
一般來說,測試設(shè)備市場要滯后半導(dǎo)體市場一年左右。何時測試設(shè)備行業(yè)才會看到成長？什么樣的技術(shù)能刺激對新測試設(shè)備的需求,從而推動這種成長呢？
2004 年的測試設(shè)備市場應(yīng)當(dāng)會重新振作起來,但不會重復(fù)上個世紀(jì) 90 年代中后期電信與互聯(lián)網(wǎng)繁榮期時的“殺手級應(yīng)用”。取而代之的將是多種化產(chǎn)品對更多測試設(shè)備的需求。機械式產(chǎn)品的不斷電子化使得測試設(shè)備市場進一步發(fā)展,而且新技術(shù)會驅(qū)使市場采用更快、更精密的測試設(shè)備。
消費電子產(chǎn)品、計算機和其它無線設(shè)備也將促進這一進程,同樣還有白色家電。所有這些產(chǎn)品都需要電子測試設(shè)備去驗證其工作狀態(tài)。
無線設(shè)備是另一種推動測試需求的產(chǎn)品。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍已經(jīng)超出了辦公室網(wǎng)絡(luò)的范疇,手機包括了許多附加的功能,因此需要更多的集成電路,以分別完成模擬和數(shù)字功能。這些系統(tǒng)芯片的應(yīng)用為測試業(yè)展現(xiàn)出了新的挑戰(zhàn)和機會。頻率測量與射頻測量現(xiàn)在被提前到了制造過程的前期。
軍用電子市場和安全產(chǎn)品市場、企業(yè)計算的升級換代為測試業(yè)帶來新的機會。PCI Express、串行 ATA 以及其它使用串行數(shù)據(jù)流的總線都需要專用的測試設(shè)備,因為它們對測試提出了許多新的挑戰(zhàn)。高速串行總線的引入,也使工程師們需要諸如高帶寬示波器、誤碼率測試儀、波形發(fā)生器、抖動分析儀、協(xié)議分析儀以及時域反射計等儀器等新的測試設(shè)備。
隨著復(fù)蘇的進展,未利用的測試能力將會減少�？偠灾�2004 年將比 2003 年更好。
創(chuàng)新封裝 復(fù)蘇秘訣(Greg Reed,Semiconductor International執(zhí)行編輯)
后端半導(dǎo)體制造經(jīng)過兩年的低落迎來了復(fù)蘇。在衰退期開發(fā)的新的封裝技術(shù)成為行業(yè)復(fù)蘇先鋒。相對于前端晶圓制造,半導(dǎo)體封裝經(jīng)常不為眾人注目,然而卻在 2003 年后半年上演了一出“灰姑娘”的好戲——幾乎所有半導(dǎo)體廠下半年的封裝與測試業(yè)務(wù)都超過了預(yù)期。
成功的部分原因歸功于業(yè)界在最凄涼的兩年里對研發(fā)的專注投入。進入2004 年景氣回升時,新技術(shù)和新工藝的開發(fā)立刻顯示出其重要性。
半導(dǎo)體封裝業(yè)的最佳創(chuàng)新,要數(shù)對現(xiàn)有技術(shù)的不斷精雕細(xì)琢。傳統(tǒng)的封裝供應(yīng)商在完善那些久經(jīng)考驗的技術(shù)方面具有卓越的表現(xiàn)。
這些企業(yè)意識到,諸如SOIC、TSOP、QFP、PLCC等許多封裝形式已經(jīng)不能支持最新的小體積、多功能的便攜產(chǎn)品。即使在BGA、CSP、FC等先進的封裝形式出現(xiàn)以后,很多現(xiàn)有封裝也采用了新的材料,并對其產(chǎn)品采用最新的設(shè)計、裝配和測試。
另一個創(chuàng)新是三維或堆疊式封裝（以及堆疊式內(nèi)核）,主要用于增長迅速的小體積、多功能便攜式應(yīng)用。盡管三維封裝超出了單片 BGA、CSP 和 FC 封裝的范疇,但仍能從 BGA 和 CSP 設(shè)備及工藝過程獲得益處。通過將已有的架構(gòu)與最新的晶圓薄化技術(shù)（可以顯著降低芯片內(nèi)核的厚度）相結(jié)合,三維封裝可以在一個結(jié)構(gòu)里提供 2、3、4 甚至更多層的堆疊封裝,而外形尺寸與原來的單內(nèi)核封裝相差無幾。
多芯片封裝（MCP）是半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域另一種創(chuàng)新方法。無線應(yīng)用中高性能、低功耗、空間緊湊等要求,促進了 MCP 的產(chǎn)生。MCP 將使用倒裝芯片、卷帶自動接合（TAB）或打線互連方法,可以在傳統(tǒng)尺寸的高密度基板上包含多個裸核心。
MCP 技術(shù)的進一步發(fā)展就是系統(tǒng)封裝（SiP）。SiP 可以在傳統(tǒng)陣列封裝大小的廉價基板上封裝幾個裸芯片,并且可以使用現(xiàn)有設(shè)備進行組裝。在集成異種元件方面,SiP 提供了最大的靈活性,可以在一個成本適當(dāng)?shù)慕M合中裝進不同尺寸的芯片、無源器件、天線、屏蔽以及濾波器等。
最具創(chuàng)新性的當(dāng)屬晶圓級封裝（WLP）。WLP為半導(dǎo)體制造的前、后端提供了一個技術(shù)橋梁。與傳統(tǒng)封裝形式相比,WLP可以節(jié)省大量的勞動,提高產(chǎn)量。WLP封裝尺寸最小,由于連接較短而具有更好的電氣性能,取消了不必要的工藝步驟,還有利于更有效地使用測試資源。因為市場急需更小、性能更強的便攜產(chǎn)品,半導(dǎo)體封裝廠都對 WLP 感興趣,并且在付諸行動。隨著 WLP 的發(fā)展,我們將看到半導(dǎo)體晶圓加工業(yè)與封裝業(yè)之間進一步的整合。
還有兩個趨勢必須提到：推動無鉛封裝發(fā)展的力量仍然很強;越來越多有關(guān)制造業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)備向中國轉(zhuǎn)移。全球的半導(dǎo)體封裝廠商都希望能服務(wù)于中國不斷增長的消費市場,從而獲得可觀的回報。
半導(dǎo)體業(yè) 資源重組(Ed Sperling,Electronic News主編)
2001 年開始的衰退使電子業(yè)各方“勢力” 開始轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)了一些新的勢力集團,一些集團的地位得以鞏固,同時也為業(yè)界巨頭的爭斗搭好舞臺。正在進行中的勢力轉(zhuǎn)移使某些公司的影響力極大地增長。這些轉(zhuǎn)移已遠(yuǎn)不止局限于公司的范疇,甚至涉及不同地理位置以及整個行業(yè)。
以無晶圓廠（fabless）市場為例。長期以來一直被Intel 和 TI 這些工業(yè)設(shè)計公司(IDM)視為棄兒的這部分市場,已經(jīng)形成一個具有自己特點的勢力集團。
代工廠已經(jīng)占據(jù)該領(lǐng)域的中心地位,控制著最佳 EDA 設(shè)計工作流程,驗證不同種類的知識產(chǎn)權(quán)（IP）芯核,有時甚至開發(fā)自己的 IP。而且隨著晶圓廠投資攀升至幾十億美元,代工廠也獲得了越來越多的加工業(yè)務(wù)。簡言之,晶圓廠的影響力遠(yuǎn)不止芯片生產(chǎn)這么簡單。
臺積電（TSMC）已經(jīng)膨脹為一個市場巨獸。去年夏天,臺積電建立了一個基于 Cadence 和 Synopsys 設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計工作流程,飛利浦半導(dǎo)體也向臺積電進行了巨額投資。而IBM 也與其伙伴 Chartered 半導(dǎo)體一起悄悄進入代工領(lǐng)域。IBM既是 IDM 又是代工廠。與 Chartered 半導(dǎo)體的交易是為了給所有IBM產(chǎn)品提供第二個生產(chǎn)資源。
IBM 技術(shù)集團的首席技術(shù)官 Bernie Meyerson 說：“IDM的優(yōu)勢是它有遠(yuǎn)光燈。這使我們能看到五至十年以后的情況。如果看到五年后有條溝,我們可以小心地退回來,然后飛越過去。如果只能看到一年后的遠(yuǎn)景,意味著你想踩剎車的時候已經(jīng)撞上墻了”
Cypress 半導(dǎo)體公司的總裁兼 CEO TJ Rodgers也認(rèn)為在缺乏工藝控制以及相關(guān)創(chuàng)新的情況下,代工廠和無晶圓公司要想跟上IDM的腳步就要付出艱苦的努力。而且他也表示,在極其復(fù)雜的行業(yè)里,創(chuàng)新是生存之根本。創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協(xié)同設(shè)計。
協(xié)同現(xiàn)象并不僅限于代工廠業(yè)務(wù)。飛利浦、摩托羅拉和意法半導(dǎo)體聯(lián)合在法國 Crolles 建立了一個 300 毫米晶圓廠,以開發(fā)下一代 90 納米以下工藝的 CMOS 技術(shù),目的就是分擔(dān)開發(fā)成本。中國政府也在極力促成這種聯(lián)合,地方政府通過提供補貼、培訓(xùn)以及稅收優(yōu)惠來建立設(shè)計公司。當(dāng)大多數(shù)的注意力被中國的增長和市場機會所吸引時,韓國和臺灣則在復(fù)雜設(shè)計方面取得了顯著的進步。與此同時,臺灣則向原始設(shè)計制造商（ODM）模式發(fā)展。
分銷市場銷量就是權(quán)力。銷售量越高,對供應(yīng)商的影響力就越大。有影響力的可以直接銷售,而缺乏影響力的只好依賴全球分銷商。這些巨頭能向全球輸送巨量的貨物,因此比中國那些采用低庫存、低批量、快周轉(zhuǎn)模式的企業(yè)更具優(yōu)勢。
(插入塊)
1、 消費者拉動（pull）信息流增長,而網(wǎng)絡(luò)和通信市場作為推動（push）一方,也終于開始前行。
2、 “融合”產(chǎn)品所用 IC 的復(fù)雜性和定制特性意味著需要越來越高的產(chǎn)量來分?jǐn)傔@些器件的設(shè)計、開發(fā)和配置的成本。
3、除了技術(shù)挑戰(zhàn)以外,半導(dǎo)體業(yè)還要應(yīng)付一些諸如生產(chǎn)能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本以及投資回報率等經(jīng)濟問題。
4、創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協(xié)同設(shè)計。
