當我們聊到格芯的時候,行業(yè)內(nèi)的人都知道他們是在全球都名列前茅的晶圓代工廠。在產(chǎn)品線方面,他們不但擁有成熟的平面晶體管制造工藝,還擁有性能優(yōu)越的FinFET工藝。此外,格芯這些年來還在FD-SOI和很多特色工藝方面打響了名堂。這幫助他們在AI、5G和物聯(lián)網(wǎng)等市場開疆辟土,卡位下一輪科技革命。
但其實除了上述技術以外,格芯還在一項備受關注的新工藝上悄然拿下了不少的份額,那就是硅光制造。根據(jù)Digitimes在今年五月的報道,格芯在全球硅光子晶圓代工市場擁有了10%的份額,而這一切都源自于公司在多年前做的一個決定。
九年深耕,兩大平臺
在談格芯的硅光布局之前,我們先來了解一下這個技術。
據(jù)賽迪的報告,所謂硅光,即硅基光電子,指的是在硅和硅基襯底材料上,利用硅CMOS工藝對光電子器件進行開發(fā)和集成的一種新技術。由于其既擁有微電子的工藝成熟、集成度高、價格低廉等基礎,又兼具光電子的極高帶寬、超快速率、抗干擾性、低功耗等優(yōu)勢,在微電子技術接近瓶頸的后摩爾定律時代,受到英特爾、華為、思科、諾基亞等公司熱捧,而格芯就是這個市場一個重要一環(huán),因為他們給客戶提供了極具競爭力硅光產(chǎn)品制造方案。
格芯公司硅光產(chǎn)品線副總裁Anthony Yu在早前舉辦的一場媒體會上也向包括半導體行業(yè)觀察在內(nèi)的多家媒體表示,他們的硅光發(fā)展史最早可以追溯到2012年。當時,他們答應和IME合作在公司新加坡的八英寸CMOS產(chǎn)品線上實現(xiàn)180nm SiPh(SiPh即硅光Silicon Photonics的英文簡稱)混合解決方案的生產(chǎn)。
隨后幾年,格芯在SiPh制造方面穩(wěn)步推進。尤其是在經(jīng)過2015年收購IBM微電子的那單交易,更是讓格芯在硅光制造方面的實力如虎添翼。
資料顯示,格芯在收購IBM微電子的交易中獲得了約1.6萬個專利與應用,當中就包含了IBM在硅光方面的IP,以及他們在SiPh領域超過十年的研發(fā)經(jīng)驗,這為他們后續(xù)發(fā)展硅光打下了基礎。
歷經(jīng)多年的積累后,格芯也也終于先后推出了90WG第一代硅光平臺和基于45RFSOI的下一代硅光制造平臺。為數(shù)據(jù)中心、5G、通信、高性能計算、TOF傳感器和激光雷達等多個領域提供支持。Anthony Yu告訴記者:“從目前的發(fā)展,公司的工藝在數(shù)據(jù)中心、5G、通信這三個領域的應用,無論是IP和封裝技術都比較成熟。但在其他應用領域,所有的技術都還需要繼續(xù)推進?!?/p>
其中,90WG平臺是公司利用90nm RFSOI工藝構(gòu)建的工藝平臺。
他們指出,這個平臺能夠支持每波長100Gb/s的速度,因此可以支持高達800Gbps的客戶端數(shù)據(jù)速率。 具體而言,則擁有以下幾點優(yōu)勢:
1.單芯片集成射頻、數(shù)字、硅光子和光纖耦合;2.光電PDK,目前可在支持1310nm波長的光電元件的共同設計;3.在晶圓制造到封裝集成方面進行了大量的投入,當中還包括了晶圓表征,可以根據(jù)實時測量結(jié)果對SiPh制造過程進行微調(diào);4.快速的原型設計;
Anthony Yu在今年五月也表示:“在菲什基爾的工廠,格芯已經(jīng)在300mm晶圓上實現(xiàn)了這一工藝的量產(chǎn)。格芯做的大量的工作不僅定位于可信任的制造服務提供商,也設計準備了可用于商用量產(chǎn)的各種相關的光傳輸器件?!?/p>
格芯的下一代硅光平臺將會基于45RFSOI工藝。
據(jù)介紹,這代工藝的一大優(yōu)化在于鍺模塊,有助于提高性能。同時還可以幫助客戶構(gòu)建真正高性能的光檢測器。實現(xiàn)一流的光電性能。格芯副總裁 Anthony Yu在接受采訪的時候透露,公司的下一代基于45RFSOI的單片集成的硅光技術將在紐約州馬耳他的8號晶圓廠生產(chǎn),并計劃于2021年下半年完成生產(chǎn)工藝認證。
在交流的過程中,Anthony Yu多次強調(diào)了格芯的硅光平臺的“單片集成”的優(yōu)勢。他指出,與其他競爭對手在制造硅光器件的時候只是把分立的光、電元件封裝在一起不一樣,格芯的硅光方案是直接把光電器件在一個Die上實現(xiàn)?!斑@種方案不但解決了多片封裝帶來的寄生電容和ESD等問題,還具有封裝尺寸更小、成本和可靠性更好等多方面的優(yōu)勢?!盇nthony Yu表示。
“除了能提供硅晶圓外,我們還能提供硅光集成、封裝和測試等服務,我們的目標是成為一個方案供應商,而不僅僅是一個硅晶圓提供商”,Anthony Yu告訴記者。
與客戶的攜手并進
格芯之所以會在硅光這個領域做投入,并且業(yè)務在過去四年發(fā)展迅速,這與該行業(yè)擁有巨大的發(fā)展前景有很重要的關系。
知名分析機構(gòu)Yole的數(shù)據(jù)表示,2019年,全球硅光子市場為4.8億美元,其中,數(shù)據(jù)中心光模塊占主導地位。但他們預估到2025年,整個市場規(guī)模預計將達到39億美元,其中的數(shù)據(jù)中心光模塊將占據(jù)90%以上的市場。
Yole在報告中還表達了對以數(shù)字芯片封裝光學輸入輸出的共封裝光學的看好。而這正是格芯與其合作伙伴所努力的方向。如Ayar Labs與格芯正在合力研發(fā)的,可進行批量制造的單芯片解決方案,就是其中的一個代表。
作為全世界首家利用硅光技術實現(xiàn)芯片間信號光互聯(lián)的公司,Ayar Labs希望用光學I/O“芯片”和多端口、多波長激光器取代銅電纜,以使衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿芏?、帶寬、延遲和能源效率等方面獲得數(shù)量級的改善。Terabit PHY就是他們的首款產(chǎn)品。而格芯的45nm RF SOI就是推手。
按照Ayar Labs 的首席執(zhí)行官 Mark Wade的說法,RF SOI CMOS是一項賦能技術,因為有了它,我們得以在同一個平面層中構(gòu)建晶體管和光學器件。此外,SOI工藝也幫助實現(xiàn)了超快晶體管,速度超過了大多數(shù)先進工藝節(jié)點。
現(xiàn)在,Ayar Labs和格芯基于45 RFSOI,正在合作研發(fā)格芯的新一代硅光平臺。Wade表示:“我們正在與格芯合作開展多項工作,希望將試產(chǎn)階段的基于45nm RF SOI上的工作成果結(jié)合格芯通過收購IBM研發(fā)部獲得的一些技術和工藝,從而打造高度可靠、可生產(chǎn)的工藝以在新一代平臺中構(gòu)建我們的解決方案?!?/p>
此外,格芯還和MACOM等公司進行合作,將硅光技術應用到更多的領域中去。在這個技術變革的關鍵點,讓我們一起期待更美好的硅光世界的到來。
責任編輯:tzh
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