СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-4

З АКАЗНЫЕ СБИС КАК ОСНОВА ЭФФЕКТИВНОЙ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Структура рынка электронных ком понентов меняется очень быстро. Уже произошло насыщение рынка персо нальными компьютерами и бытовой электроникой. Бурно развиваются микросхемы для информационных систем и сетей. Основные доходы в микроэлектронике перемещаются в сектор предоставления информаци онных услуг. Однако с ростом степе ни интеграциимассовых электронных компонентов проблема эффектив ности технических решений зачас тую требует создания заказных СБИС с уникальным сочетанием функци ональных возможностей. Такие мик росхемы в небольших количествах требуются в измерительном оборудо вании, системах промышленной авто матики, в медицине, безопасности и навигации. В недавнем прошлом экономичес кие технологические барьеры, в пер вуюочередь связанные с этапами про изводства, не позволяли эффективно решить эти задачи и заставляли разра ботчиков аппаратуры применять уни версальные компоненты, которые ис пользовали небольшуючасть заложен ных в них функций, что приводило к возрастанию энергопотребления и увеличению габаритов устройств. Ни же будут рассмотрены подходы, поз воляющие существенно снизить затра ты на разработку и подготовку произ водства заказных СБИС, не прибегая к компромиссным решениям. Разнообразие требований к заказ ным СБИС является главной проб лемой их производства. При разра ботке различных блоков должны использоваться единые требования, обеспечивающие их технологичес СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2011 Эффективная разработка и производство мелкосерийных заказных СБИС Денис Адамов (Москва) В статье обсуждаются проблемы проектирования и освоения производства специализированных СБИС, выпускаемых ограниченными партиями. Рассмотрены затраты на подготовку производства. Предложены проектные и организационные методы снижения этих затрат. Приведены примеры разработки микросхем с использованием модифицированных производственных маршрутов. кую, системную и проектную совмес тимость. Задача подготовки специфи кации должна решаться совместно с выбором технологии производства контроллеров. Для эффективной разработки и со здания большой номенклатуры заказ ных СБИС необходимы технологии, позволяющие объединять в одном кристалле самые разнообразные по лупроводниковые приборы. В ОЗМОЖНОСТИ « РАЗУМНОГО ПРОИЗВОДСТВА » Решение проблемы заключается в использовании новых и эффектив ных предложений производителей микросхем. Предлагаемое сейчас «ра зумное производство» (smart foundry) представляет собой объединение технологического участка с дизайн центром и службой поддержки за казчиков. При этом допускается согласованная модификация тех нологического процесса и правил проектирования для каждого проек та. Такое производство существенно дороже, но обеспечивает выпуск уни кальных изделий с высокой добав ленной стоимостью. Модель «разумного производства» сейчас реализуется многими зарубеж ными технологическими компаниями (TSMC, X FAB, Silterra, Tower Semicon ductor и пр.). Например, компания Sil terra (Малайзия) аттестовала унифи цированный маршрут производства микросхем, который позволяет реали зовать в одном кристалле транзистор ные КМОП структуры с рабочими на пряжениями1,8; 3,3; 5,0; 5,5; 32и36Вдля технологических норм 110…180 нм. Дополнительно могут быть реализова ны биполярные транзисторы, конден саторы с большой удельной ёмкостью, индукторы, высокоомные резисторы, ячейки памяти различных типов и дру гие элементы. «Разумное производство» допускает использование любой комбинации по лупроводниковых приборов и даже от каз от неиспользуемых стандартных элементов. Производственный марш рут построен по модульному принци пу, позволяющему исключать или из менять некритические операции. Од нако режимы и последовательность критических высокотемпературных операций никогда не меняются, даже если они предназначены для фор мирования исключённых из структу ры элементов. Маршрут модифициру ется под заказчика только в пределах некритических низкотемпературных операций. Подобной технической политики придерживается и компания X FAB, хо рошо известная в России. X FAB под держивает десятки производственных маршрутов и постоянно расширяет номенклатуру реализуемых полупро водниковых приборов. В 2006 г. прои зошло слияние компаний X FAB и 1st Silicon. В настоящее время компания X FAB обладает технологией с мини мальными размерами 180 нм и осваи вает 130 нм процесс. С ТРУКТУРА И ЭТАПЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА Мелкосерийное производство с мно жеством параметров и модификаций не может быть очень дешёвым. Затра тына изготовление фотошаблонов для современных процессов, включающих в себя 32–45 масок, становятся непре одолимым барьером для реализации многих проектов. И здесь «разумное производство» идёт навстречу заказчи кам. Для самых мелких опытных пар тийпроизводители запускают сборные партии, объединяющие несколько раз ных кристаллов (Multy Project Wafer, MPW). Площадь кадра экспозиции при фотолитографии составляет от 100 до 600 мм 2 . В одном кадре размещается от 10 до 30 кристаллов. Каждый заказчик имеет возможность оплатить только свою долю затрат на подготовку про изводства. Взаимоисключающие тех нологические параметры снижают ко © СТА-ПРЕСС