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2019年值得關注的11件半導體大事
信息來源:半導體行業觀察 發布日期:2020-01-17 閱讀次數:73
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    來源:內容由半導體行業觀察(icbank)編譯自「 eeNews 」,謝謝。


    2019年,全球半導體業發生了很多大事,爆出了不少吸引眼球的新聞,同時在半導體制造工藝和封裝方面有一些先進技術逐步投入量產,也有新的技術和發展路線圖在各個重要的會議上揭曉。

    下面從外媒eeNews的視角,看一下2019年值得關注的11個半導體新聞事件(2019年的半導體行業出現了多起并購案,但以下的11個新聞事件中,并未將并購作為主要的關注點)。

    Arm,MIPS和Imagination的IP市場份額被稀釋


    IPnest的市場研究報告顯示,2018年,Arm、Imagination和Wave Computing(當時是MIPS的所有者),這幾家重要的IP廠商的市場份額都減少了。

    統計數據顯示,在多種因素的綜合影響效應下,形成了這一結果,其中包括高端市場的垂直集成,以及RISC-V等。

    圖: 各IP公司在2018年的收入排名(單位: 百萬美元,資料來源:IPnest,2019年4月)

    對于IP市場領導者Arm來說,這已經是連續第二年出現市場份額下降的狀況。 而有降就有升,市場上的贏家是EDA公司Synopsys和Cadence,以及新崛起的Achronix。

    2018年IP市場規模為36.02億美元,比2017年增長6%,增速低于前幾年。 2017年,全球IP市場增長了11.7%。

    IPnest負責人埃里克·埃斯特夫(Eric Esteve)表示: “我們在2018年開始看到,從通用IP(例如CPU,DSP,基礎IP)向更多特定應用IP的轉變態勢。 對于CPU或DSP尤其如此,Synopsys、Cadence、Arm和Andes的競爭激烈。 ” 同樣值得注意的是,處理器和物理IP收入在總收入中所占的比例有所下降,而其他數字IP和互連IP卻在增長。

    這可能反映出Arm,Imagination和MIPS受到了擠壓。 高端許可證持有者正在改變策略,甚至將其處理器推向家用,以最大程度地降低許可證費用,而較低端的RISC-V開源處理器許可證則越來越受歡迎。 同時,在中間層,機器學習和可從其他來源獲得的其他專用架構也越來越受歡迎。

    盡管Arm依然保持著領先地位,但其全球IP市場份額已從50%下降至約44%。

    臺積電在IEDM上展示5nm CMOS和22nm STT-MRAM


    臺積電在2019年12月舉行的國際電子器件會議(IEDM)上有兩篇重要論文。

    第一篇是介紹該公司5nm CMOS技術平臺的論文,該平臺是使用了極紫外(EUV)光刻技術,進一步確立了臺積電全球最先進芯片制造商的地位。 5nm CMOS工藝針對移動和高性能計算進行了優化,與該公司的7nm工藝相比,其邏輯密度(1.84x)幾乎提高了兩倍,速度增益提高了15%,功耗降低了30%。

    臺積電已與其客戶進行5nm接觸,并且在2019年4月之前已經實現了多種Tape-out,將在1H20實現大批量生產。

    與7nm工藝相比,臺積電能夠將EUV光刻技術應用于更多的層,并減少了總的掩模數量。 晶體管具有為高遷移率而設計的通道,SRAM可以針對低功耗高性能進行優化。

    第二篇論文介紹了臺積電在22nm FinFET工藝中增加了自旋扭矩傳遞磁性RAM(STT-MRAM)。

    STT-MRAM使用磁隧道結(MTJ)將數據存儲在磁場中,而不是作為電荷存儲,但是這種能力隨著溫度的升高而降低。 這使得STT-MRAM既具有制造挑戰性——它是在芯片的互連中制造的,必須能夠經受高溫焊料回流的影響——并且還必須能應對諸如汽車等對溫度有嚴格要求且具有抵抗外部磁場能力應用的挑戰。

    臺積電介紹了一種通用的22nm STT-MRAM技術,該技術可在-40攝氏度至150攝氏度的溫度范圍內運行,并通過六個焊料回流循環保留數據。 它顯示出在25℃下以1ppm的錯誤率具有大于1100 Oe的10年磁場抗擾度,而在封裝中則具有小于1ppm的抗磁場性。 研究人員說,通過權衡一些回流功能并使用更小的MTJ,可以實現更高的性能,例如6ns的讀取時間和30ns的寫入時間,從而使該過程適用于人工智能推理引擎。

    OmniVision被韋爾收購


    全球第三大CMOS圖像傳感器提供商OmniVision Technologies(豪威科技)被中國公司韋爾股份.以超過20億美元的價格收購。

    根據2019年4月發布的德勤半導體報告,該交易于2018年8月發生,該交易金額為21.78億美元。

    OmniVision于2015年成為中國公司,當時,這家總部位于加利福尼亞的公司股東批準了由中國財團收購該公司的計劃,最終以約19億美元的價格收購了OmniVision。

    Dialog完成與蘋果的交易


    Dialog Semiconductor與蘋果達成了戰略合作伙伴關系和技術許可協議,并將某些電源管理知識產權和300名員工轉讓給了這家消費電子巨頭。

    歐洲無晶圓廠芯片公司Dialog在2018年10月宣布了一項協議,該協議將把其16%的勞動力轉移給蘋果公司,同時收取三年產品的許可費和預付款。

    根據交易條款,Dialog將獲得總計6億美元的款項,其中包括蘋果公司支付的3億美元現金,以及用于未來三年交付的Dialog產品的3億美元預付款。

    Dialog表示,與此同時,它還獲得了蘋果公司開發和供應其他混合信號集成電路的合同。

    此前,Dialog高度依賴向蘋果銷售PMIC,而后者則希望內部開發PMIC。

    意法半導體開始建設功率半導體300mm晶圓廠


    STMicroelectronics(意法半導體,ST)開始在其位于意大利米蘭附近的Agrate園區內建立一個用于功率技術的300mm晶圓廠。

    ST首席執行官Jean-Marc Chery告訴分析師,2019年部分資本支出預算用于在Agrate建立300mm晶圓廠。 據悉,第一階段的建設工作已經開始,相關的建筑物和設施也將竣工,并為2020年準備了一些用于研發的設備。

    該晶圓廠最初將作為研發中試線,但能夠按需擴展。

    根據需求,新的晶圓廠將進行擴展,從2021年開始批量生產。 它將專注于支持BCD,IGBT和電源技術。

    該公司2019年的資本支出還被指定用于支持另外兩項戰略舉措。

    其中之一是擴大碳化硅功率半導體生產的裝機容量,并擴大用于射頻的氮化鎵生產。 這方面,該公司對寬帶隙化合物的早期投資已經在2018年產生了超過1億美元的收入,并且有30多個活躍的碳化硅項目,汽車和工業應用遍及全球各地。 該計劃是讓意法半導體保持碳化硅的市場領導者地位,并保持至少30%的市場份額,到2025年,該市場的年收入可能超過30億美元。

    意法半導體戰略投資的第三階段是成像傳感器技術,這項投資將用于研發工作,以改善用于飛行時間應用和3D傳感的傳感器性能,并允許與客戶合作以實現更大的差異化。

    ISSCC: 英特爾將嵌入式ReRAM添加到22nm產品組合中


    英特爾在舊金山舉行的國際固態電路會議(ISSCC)上,展示了其22nm FinFET邏輯制造工藝,以及嵌入式非易失性存儲器ReRAM。

    英特爾給出了一個3.6Mbit陣列,該陣列可在低至0.5V的電壓下工作,在0.7V的電壓下的感測時間為5ns。

    數十年來,業界對非易失性存儲器的許多材料進行了研究,其中包括基于硫族化物的相變存儲器,英特爾則將其用于3D XPoint存儲器。 但是,使用氧空位遷移通過過渡金屬氧化物(例如鈦氧化物)層制成的存儲器是進行邏輯研究的首選。

    英特爾于2018年12月在IEDM上報道了針對22nm FinFET的嵌入式磁阻RAM(MRAM)。 它還展現了英特爾在嵌入式非易失性存儲器方面努力與臺積電的競爭,臺積電于2018年開始提供嵌入式MRAM,在2019年提供嵌入式電阻RAM(ReRAM)方案。

    索尼統治CMOS圖像傳感器市場


    臺灣元大金融控股有限公司(Yuanta Financial Holding Co.Ltd。 )發布報告,對CMOS圖像傳感器市場及其到2022年的前景進行了展望。

    這項研究顯示,索尼在2019年的市場價值達到137億美元,市占率超過50%。

    圖: 全球CMOS圖像傳感器市場及到2022年的預估(資料來源: 元大研究)

    但是,元大的數據與Yole Developpement的數據有沖突。 Yole指出,2016和2017年的CMOS圖像傳感器市場規模分別為116億美元和139億美元。 元大的數據是105億和125億美元。

    IMEC: forksheet晶體管是未來選擇


    根據IMEC的說法,forksheet晶體管可能是FinFET和納米線晶體管之后的選擇。 其因復雜的雙邊鰭狀結構而得名。 該結構有5條金屬軌道,并具有埋入式電源軌(BPR)。

    3D混合微縮的項目總監Julien Ryckaert在IMEC技術論壇上討論了晶體管發展到2nm及之后的潛在路線圖。 他建議forksheet可以在標稱的2nm節點上部署。 這將領先于基于納米片和垂直放置的互補FET(CFET),這兩個是IMEC先前提出的另一種想法。

    目前,仍在領先邏輯游戲領域中的三家公司是英特爾,三星和臺積電。 也只有這三家有資本進行如此先進的制造工藝研究和生產。

    IMEC預計在1nm處,將采取完全不同的器件概念和新功能,以滿足新應用的需求。 為了使采用新穎的結構值得,它需要比單個生產節點更長的壽命。 因此,轉向forksheet或CFET進行新一代微型化可能并不經濟,也無法為支持性生態系統的開發提供足夠的時間。

    圖: 先進晶體管結構的演進,資料來源: IMEC

    因此,堅持在FinFET上進行不斷改進的公司可能會勝過那些使用forksheet或CFET的公司。 在這種賭注下,贏得或失去巨大財富的概率幾乎相同。

    IMEC在本世紀中葉開始研究堆疊的納米線和納米片晶體管,并引起了三星和Globalfoundries的關注。 Globalfoundries隨后退出了領先的芯片制造競賽,但三星發布了其首款采用3nm制程的納米片工藝的物理設計套件。

    臺積電可以說是最先進的芯片制造商,它一直是FinFET的支持者和擁護者,臺積電已開始為領先客戶提供6nm和5nm工藝的設計工作。

    英特爾似乎在工藝演進方面遇到了問題,仍在使用14nm FinFET工藝進行制造,到2019年底和2020年初才推出10nm的FinFET處理器。 英特爾的10nm工藝代號為1274。 7nm工藝(代號1276)有望于2021年到達。

    另一個考慮因素是,微型化的極高成本以及摩爾定律的放慢使技術不得不將注意力集中在各種形式的3D堆棧和異構設計上。 如果基礎設施成熟以支持此功能,則可以低得多的開發成本實現(PPA)改進。

    圖: 3D制程發展路線圖。資料來源:IMEC

    Ryckaert在安特衛普IMEC技術論壇前的一次會議上表示: “FinFET是3D結構,CFET似乎是最終的緊湊型CMOS結構。

    Ryckaert將路線圖描繪為FinFET轉向納米片FET或全方位柵結構以改善靜電和可變柵寬的路線圖。

    然后,納米片將變為所謂的forksheet,因為這將減少P和N的柵極電容。 Ryckaert說,在一次演算中,IMEC已計算出在相同面積上,forksheet的性能要比納米片提高10%。

    臺積電為2021年的chiplet生產做準備


    臺積電透露,有望在2021年開始以其SoIC的3D封裝系統開始進行chiplet生產。

    該公司表示,該封裝樣式在移動和高性能計算領域受到了廣泛歡迎,臺積電已經向汽車芯片公司提出了詢價。

    根據EDA供應商Cadence的說法,SoIC制造/封裝方法非常適用于5G,AI,IoT和汽車應用。

    臺積電多年來提供了一系列的多管芯封裝選項,包括CoWoS和InFO。 CoWoS利用了硅通孔(TSV),這是一種高性能的選擇,但是其費用高昂。

    SoIC是一種多芯片堆疊技術,可以與使用10nm或更精細制造工藝制造的芯片一起使用。 它使用銅與銅焊盤的熱壓鍵合,并支持芯片的正面和背面鍵合。

    沒有引線鍵合意味著較小的管芯可以彼此靠近放置在較大的管芯或硅中介層上。 這也意味著其適用于不同類型電路的處理技術; 最終封裝組件中的存儲器,邏輯,混合信號與單片裸片的大小大致相同。

    chiplet方法的普及可能取決于接口的標準化,以便可以將已知良好的芯片(KGD)放置在庫中,然后使用芯片對芯片的鍵合選擇進行組裝。 可以更快、更低成本地設計和組裝復雜的芯片。

    Cadence宣布臺積電已經對其EDA工具進行了驗證,認為該工具適用于設計SoIC。 全套的Cadence數字和簽收、定制/模擬以及IC封裝和PCB分析工具已針對臺積電的SoIC芯片堆疊技術進行了優化。

    同時,Ansys和Synopsys的工具和設計平臺也已通過SoIC芯片堆疊技術認證。

    中芯國際出售意大利晶圓廠


    中芯國際(SMIC)將其意大利Avezzano的子公司LFoundry出售給了江蘇CAS-IGBT Technology Co. Ltd.,后者是一家專注于功率器件IGBT和快速恢復二極管(FRD)研究的芯片制造商。

    Avezzano最初由德州儀器于1989年5月創建。 如今,該公司生產CMOS圖像傳感器、智能電源、嵌入式存儲器等。

    該交易還包括兩個保加利亞業務: SMIC Sofia是一個設計服務中心,用于開發與汽車相關的IP; LFoundry Sofia專門從事CMOS圖像傳感器的開發和生產。

    此次收購將分三批支付: 2019年6月完成時支付6000萬美元,9月30日支付2640萬美元,12月30日支付2640萬美元。

    初創公司推出針對7nm芯片的112Gbps SerDes


    Alphawave IP Inc.(加拿大安大略省多倫多市)是一家初創公司,已開發出支持從1Gbps到112Gbps的一系列數據中心標準的串行器/解串器(SerDes)IP內核。

    該公司由具有在Snowbush和V Semiconductor工作過的高管于2017年創立。 該公司的第一個可授權IP是AlphaCore,適用于7nm硅制造工藝。 該公司表示已向多個客戶展示了可工作的7nm硅片。

    多標準SerDes(MSS)IP支持以太網,PCI-Express,CPRI和許多其他標準。 Alphawave在一份聲明中稱,它基于數字信號處理體系結構,是世界上功率效率最高,面積最小的1Gbps至112Gbps的SerDes,并補充說,該內核比最先進的內核小45%,功耗低25%。

    Alphawave還有其他幾個針對7nm芯片的MSS IP內核正在開發中,包括DieCORE和ChipCORE。

    DieCORE的目標是實現超短距離系統內封裝和板級芯片間連接,并在112 Gbps時支持低于1mW / Gbps的速度。 Alphawave MSS IP的整個產品組合也針對7nm工藝。

    Alphawave還在研究多標準無線電(MSR)產品組合。 MSS和MSR產品組合均利用Alphawave在2017年開發的、基于DSP的通用架構。
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