Apple將成模擬IC技術(shù)重要推手？

　　蘋果，有可能在未來幾年對(duì)類比IC市場(chǎng)帶來深遠(yuǎn)影響;因此非常值得去思考蘋果目前在類比領(lǐng)域做了什么，那些方面的進(jìn)展可能對(duì)該公司有幫助，以及那些進(jìn)展有多少與制造相關(guān)。

　　我們知道在那座位于美國矽谷圣荷西North First Street上的晶圓廠，里面的設(shè)備來自于包括應(yīng)用材料(Applied Materials)、日立(Hitachi)、Novellus與ASML;該座晶圓廠每月產(chǎn)能可達(dá)7,000片8寸晶圓，制程節(jié)點(diǎn)從0.6微米到90奈米。值得注意的是，類比晶片制程的“甜蜜點(diǎn)”，目前仍在0.35微米至0.18微米之間。

　　此外我們也知道，蘋果一年為iPhone與iPad采購的類比元件數(shù)量，金額估計(jì)約20~25億美元;那些元件的大宗包括客制化電源管理IC、客制化程度較低的音訊編碼元件，以及各種感測(cè)器，包括運(yùn)動(dòng)感測(cè)器與觸控螢?zāi)桓袦y(cè)元件。如果我們要賭蘋果會(huì)在新購入晶圓廠生產(chǎn)這三種元件之中的哪一種，電源管理晶片似乎中獎(jiǎng)的可能性最大;因?yàn)闊o論如何巧妙打造，類比元件都能演變?yōu)槎喙?yīng)來源的成熟商品，但要微縮電源管理IC的功能仍是一大挑戰(zhàn)。

　　舉例來說，英特爾(Intel)嘗試在Haswell系列處理器上整合電源管理功能，其目標(biāo)是把PC主機(jī)板上的電源與散熱區(qū)域縮小，以催生更新一代的迷你PC主機(jī);但是動(dòng)輒使用數(shù)十安培電力的機(jī)器并不容易微縮，英特爾甚至又回去使用更傳統(tǒng)的核心電壓穩(wěn)壓器(Vcore regulator)。

　　在行動(dòng)裝置的情況下，電源管理IC是針對(duì)每款手機(jī)或平板裝置客制化的，而且根據(jù)手機(jī)功能性，可能會(huì)非常復(fù)雜;在一顆晶片上最多有26或28個(gè)不同的元件，包括2~3個(gè)300 mA開關(guān)模式穩(wěn)壓器，22或24個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)，還有鋰離子電池充電監(jiān)測(cè)控制器，以及數(shù)個(gè)LED背光驅(qū)動(dòng)器。蘋果是采用Dialog Semiconductor 做為上述元件的供應(yīng)商。

　　要做到那樣的整合度，需要大量的辛苦工作而非任何特殊技術(shù);你需要讓LDO與其他電壓控制器順序開啟/關(guān)閉裝置(或者以時(shí)脈排序)，以回應(yīng)來自于手機(jī)應(yīng)用處理器與基頻處理器的指令。以BiCMOS或BCD制程將功率電晶體植入CMOS基板的方法是目前最廣為人知的，甚至對(duì)那些需要拋棄記憶體制造、轉(zhuǎn)向服務(wù)類比客戶的亞洲晶圓廠來說。

　　功率電晶體植入能緩沖來自于以0.18~0.13微米制程生產(chǎn)的CMOS控制邏輯的電源(電池或AC轉(zhuǎn)接器);我們可以打賭，蘋果從Maxim收購的晶圓廠應(yīng)該也包含了電晶體植入機(jī)制。

　　用于感測(cè)器的生產(chǎn)合理嗎?

　　有分析師猜測(cè)，蘋果新買的晶圓廠將支援先進(jìn)的感測(cè)器原型制作;蘋果每年花在運(yùn)動(dòng)感測(cè)器上的采購金額約為7.5億美元，包括支援定位服務(wù)的計(jì)步器，能為了導(dǎo)航或是廣告目的，追蹤你的行動(dòng)。值得一提的是，美國加州大學(xué)柏克萊分校的睡眠科學(xué)研究人員表示，蘋果iPhone內(nèi)建的感測(cè)器敏感度與解析度，足以放在床墊下監(jiān)測(cè)使用者的睡眠情況。如果是這樣，Jawbone、 Fitbit等公司的智慧手環(huán)或是各品牌的智慧手表可能會(huì)顯得多余。

　　雖然蘋果應(yīng)該是與感測(cè)器供應(yīng)商非常努力地密切合作，特別是在價(jià)格方面，我卻沒有感覺到最近相關(guān)技術(shù)有任何突破。MEMS感測(cè)器制造的研發(fā)一直在持續(xù)，以降低對(duì)大量化學(xué)蝕刻的依賴;在MEMS的制造過程中，通常需要在晶片上挖掘溝槽、隧道或是孔洞──這是為了制作能讓超微小可移動(dòng)零件在其中移動(dòng)的腔室──然后將孔洞密封起來以防潮、或是防止其他環(huán)境污染物。

　　MEMS供應(yīng)商如InvenSense、mCube都擁有一些特殊制造技術(shù);到目前為止，蘋果則曾經(jīng)采用來自Bosch、InvenSense與意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)的MEMS元件。無論如何，此處的目標(biāo)是藉由減少制程步驟來降低成本，不涉及感測(cè)器本身的改變;而隨著專門生產(chǎn)MEMS元件的晶圓廠越來越多，這是蘋果不需要用自己的研發(fā)晶圓廠來解決的問題。

　　而涉及RF MEMS元件的問題就可能需要一個(gè)研發(fā)晶圓廠──數(shù)量越來越多的微型天線開關(guān)插入周期，可能為蘋果的工程師帶來挑戰(zhàn);這已經(jīng)是個(gè)存在20年的老問題了，市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Semicon的分析師Tony Massimini認(rèn)為，蘋果很有可能就是那個(gè)可以成功推動(dòng)RF MEMS技術(shù)起飛的廠商，而該公司新購的晶圓廠就是為了這個(gè)目的。

　　此外還有其他感測(cè)器領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，也可能是蘋果正試圖克服的;舉例來說，蘋果可能對(duì)研發(fā)利用光譜儀或其他波長(zhǎng)感測(cè)半導(dǎo)體元件的高精度氣體與化學(xué)感測(cè)器有興趣。目前產(chǎn)業(yè)界有大量感測(cè)器技術(shù)正在探索新應(yīng)用，例如已經(jīng)內(nèi)建于Apple Watch的脈搏血氧儀，還有皮膚水分感測(cè)器以及心電圖探針。

　　有一家公司正在開發(fā)不相混(immiscible)的半導(dǎo)體元件，能在分子等級(jí)讀取液體的化學(xué)成分;還有另一家公司開發(fā)了紅外線光譜儀，可提供分子等級(jí)的食物、藥物與燃料成分分析。雖然上述這些元件的成功，可能取決于經(jīng)過特殊調(diào)校的半導(dǎo)體制程技術(shù)，很難說蘋果是否會(huì)參與這些開發(fā)。

　　蘋果的應(yīng)用程式介面例如iHealth，讓感測(cè)器開發(fā)商能更容易將元件與iPhone連結(jié)，但問題仍在于該公司對(duì)相關(guān)開發(fā)案的參與程度;而蘋果是否真的會(huì)成為大量類比產(chǎn)品發(fā)展的幕后推手呢?讓我們繼續(xù)觀察下去!