IBM針對RF芯片代工升級制程技術(shù)

在市場再度傳言 IBM 將出售其芯片部門的同時，該公司正在加速量產(chǎn)新一代絕緣上覆矽（silicon-on-insulator，SOI）與矽鍺（silicon germanium，SiGe）制程，以擴(kuò)大在射頻（RF）芯片代工市場的占有率；該類芯片傳統(tǒng)上大多是采用更稀有的砷化鎵（gallium arsenide，GaAs）制程。

IBM的兩種新制程都在該公司只提供晶圓代工的美國佛州Burlington晶圓廠運(yùn)作，該座8寸晶圓廠以往曾生產(chǎn)IBM高階伺服器處理器以及相關(guān)芯 片，不過那些芯片的生產(chǎn)已經(jīng)移往位于紐約州East Fishkill的 12寸晶圓廠。Burlington晶圓廠為廣泛的客戶提供 CMOS、SOI與SiGe等多種制程，但現(xiàn)在打算將制程種類減少，集中資源在生產(chǎn)RF芯片的SOI制程等技術(shù)上；該種制程目前也是IBM晶圓代工業(yè)務(wù)中 成長最快的。

不過IBM并未透露該晶圓廠的產(chǎn)能規(guī)模以及營收，僅表示該公司自四年前開始生產(chǎn)SOI制程RF芯片迄今，該類芯片已經(jīng)累計(jì)出貨達(dá)70億顆──光是去年出貨量就達(dá)30億顆；那些芯片主要是供應(yīng)手機(jī)與無線通訊基地臺應(yīng)用。

接受EETimes美國版編輯訪問的IBM代表都不愿針對芯片部門出售傳言發(fā)表意見，這些專家都是該公司類比制造部門的資深人才，只談技術(shù)。IBM專 門生產(chǎn)RF芯片的最新SOI制程代號為 7SW，以制造RF交換器為主，還有一些功率放大器；無論是蜂巢式通訊或是Wi-Fi設(shè)備，為因應(yīng)對多重頻段的支援，對這類元件需求越來越高。

在IBM任職25年、五年前開始負(fù)責(zé)RF SOI業(yè)務(wù)的RF前端技術(shù)開發(fā)經(jīng)理Mark Jaffe表示：「較新一代的智慧型手機(jī)內(nèi)含8~12顆RF交換器，RF前端的構(gòu)造非常復(fù)雜，主要原因是我們現(xiàn)在有采用載波聚合（carrier aggregation）的 Advanced LTE 技術(shù)，支援很多載波路徑以及頻段。

IBM為RF芯片量身打造的SOI制程技術(shù)

7SW是一種1.3微米/1.8微米混合制程，號稱能提升RF交換器性能30%，同時將芯片面積尺寸縮小30%。我們重新打造了交換器電晶體，將焦 點(diǎn)集中在決定漏電的導(dǎo)通電阻（resistance-on）與關(guān)斷電容（capacitance-off）；Jaffe表示：其次我們提升了交換器電 晶體的擊穿電壓（breakdown voltage），通常你得堆疊電晶體以承受高電壓需求，但現(xiàn)在你可以建立一個短一點(diǎn)的堆疊以縮減芯片面積。

此外IBM也改善了電晶體的線性度，將三次諧波失真（the third harmonic distortion）降低了8dB。事實(shí)上7SW制程幕后的核心團(tuán)隊(duì)大概只有10個人、工作了18個月；該團(tuán)隊(duì)約是從 2006年開始研發(fā)RF芯片專用的SOI制程。而為了建立第二供應(yīng)來源，IBM已將位于法國的一座舊晶圓廠獨(dú)立為新公司Altis。

在IBM任職14年、負(fù)責(zé)向無線領(lǐng)域客戶行銷晶圓代工業(yè)務(wù)的Sara Mellinger表示，過去包括Skyworks等市場領(lǐng)導(dǎo)級RF芯片供應(yīng)商，是采用砷化鎵制程制造RF前端芯片，但現(xiàn)在該類芯片已經(jīng)大幅轉(zhuǎn)向采用SiGe或SOI制程。

目前在SOI制程RF芯片代工領(lǐng)域，Tower Jazz是IBM最大的競爭對手，此外CMOS制程晶圓代工大廠GlobalFoundries 與臺積電（TSMC）也準(zhǔn)備切入SOI制程搶相關(guān)商機(jī)。目前IBM的7SW制程已經(jīng)在品質(zhì)驗(yàn)證階段，并為關(guān)鍵客戶提供芯片樣品，預(yù)計(jì) 2015年正式量產(chǎn)。

IBM的SiGe制程邁向90奈米節(jié)點(diǎn)

至于IBM代號9HP的SiGe BiCMOS制程技術(shù)則是90奈米節(jié)點(diǎn)，能支援360 GHz最高振蕩頻率（Fmax）、300+ GHz截止頻率（Ft），因應(yīng)60~80GHz運(yùn)作頻率的各種芯片所需閾值。而采用90奈米制程節(jié)點(diǎn)，則能實(shí)現(xiàn)接近SOI、媲美砷化鎵制程之更緊密、低功 耗的設(shè)計(jì)，可生產(chǎn)包括60GHz的Wi-Fi芯片、蜂巢式骨干網(wǎng)路芯片組、高階測試設(shè)備用芯片、光學(xué)收發(fā)器，以及規(guī)模雖小、成長快速的車用雷達(dá)芯片，還有 航太軍事應(yīng)用雷達(dá)芯片。

這將會是被大幅應(yīng)用的技術(shù)；自1980年代就投入開發(fā)SiGe技術(shù)（當(dāng)時應(yīng)用于生產(chǎn)IBM伺服器處理器芯片）的IBM院士David Harame表示，目前大多數(shù)SiGe技術(shù)都是采用0.18或0.13微米制程節(jié)點(diǎn)，IBM是最近才領(lǐng)先宣布進(jìn)入90奈米節(jié)點(diǎn)。

9HP制程是IBM的一個十人小組花了四年時間開發(fā)，目前已提供數(shù)家關(guān)鍵客戶試用，預(yù)計(jì)8月能通過品質(zhì)驗(yàn)證。如同SOI制程，IBM也將提供9HP制 程的開發(fā)套件，此外該公司也提供客制化的介電質(zhì)附加模組（dielectric add-on modules）以及毫米波工具組。Harame強(qiáng)調(diào)：這并非是產(chǎn)業(yè)界常見的服務(wù)，你在其他先進(jìn)CMOS晶圓廠或12寸晶圓廠就找不到這些東西。

該團(tuán)隊(duì)也表示，SiGe制程市場正呈現(xiàn)成長態(tài)勢，因?yàn)槟壳胺涑彩焦歉删W(wǎng)路正邁向采用60GHz連結(jié)技術(shù)，此外車用雷達(dá)也預(yù)計(jì)將被產(chǎn)業(yè)界大幅采用。