華虹宏力:強(qiáng)化核心競(jìng)爭(zhēng)力,踐行“強(qiáng)芯夢(mèng)”

在摩爾定律的指引下，出于對(duì)高性能和高集成度的追求，器件的關(guān)鍵尺寸不斷縮微，28納米、16納米、7納米……甚至3納米，各代技術(shù)迫不及待搶著登臺(tái)。在這股大潮裹挾下，集成電路制造業(yè)也急匆匆地跟著摩爾定律向前沖。然而，有多少半導(dǎo)體芯片真的需要超細(xì)線寬技術(shù)，并愿意負(fù)擔(dān)超高額的成本、接受還不夠穩(wěn)定的交付？如果超前的半導(dǎo)體制造技術(shù)不能代表當(dāng)下市場(chǎng)普遍需求，僅僅用器件的關(guān)鍵尺寸來評(píng)價(jià)這些芯片及其應(yīng)用市場(chǎng)，合理嗎？如何在產(chǎn)業(yè)對(duì)超前技術(shù)的狂熱追捧中，走出一條更符合真實(shí)市場(chǎng)邏輯的前進(jìn)之路？

近日，華虹集團(tuán)旗下上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司執(zhí)行副總裁孔蔚然博士在“以創(chuàng)新促發(fā)展”演講中提出此問，并闡述了華虹宏力的路徑選擇。他指出，對(duì)智能卡、電源管理芯片和分立器件等占絕對(duì)多數(shù)的半導(dǎo)體芯片而言，從制造成本、生產(chǎn)穩(wěn)定性、交付可靠性上來看，基于8英寸平臺(tái)的特色工藝是更優(yōu)的選擇。華虹宏力透過產(chǎn)業(yè)熱潮盯準(zhǔn)真實(shí)需求，20余年來持續(xù)聚焦差異化技術(shù)研發(fā)。如今，隨著半導(dǎo)體市場(chǎng)的增長和終端應(yīng)用的多樣化，對(duì)差異化工藝需求也越來越多，市場(chǎng)對(duì)8英寸的需求持續(xù)增長；華虹宏力做好了充足準(zhǔn)備，立足細(xì)分市場(chǎng)，持續(xù)投資技術(shù)研發(fā)和技術(shù)組合優(yōu)化，受到市場(chǎng)高度認(rèn)可。

圖1：華虹宏力執(zhí)行副總裁孔蔚然博士

持續(xù)創(chuàng)新，突破工藝性能和制造成本邊界

自1960年代MOS晶體管問世以來，因其制造成本低、尺寸小、整合度高，是當(dāng)今半導(dǎo)體工藝和芯片中的核心器件，摩爾定律實(shí)質(zhì)上就是MOS晶體管微縮演進(jìn)的規(guī)律，如今的DRAM、3D-NAND、Trench MOS、IGBT、FDSOI和FINFET等均以MOS為核心器件。但在2000年前后，因?yàn)閼?yīng)用終端芯片的制造需求逐漸差異化，純晶圓代工行業(yè)的特色工藝逐漸發(fā)展壯大，有遠(yuǎn)見的晶圓代工廠開始研發(fā)特色工藝技術(shù)，走上“超越摩爾”之路。

作為全球領(lǐng)先的特色工藝純晶圓代工企業(yè)，華虹宏力早在2000年初就開始布局特色工藝技術(shù)，現(xiàn)已形成嵌入式非易失性存儲(chǔ)器（eNVM）、功率器件、模擬及電源管理、邏輯/數(shù)模混合以及射頻等多個(gè)特色工藝平臺(tái)。經(jīng)過多年研發(fā)創(chuàng)新和持續(xù)積累，2018年華虹宏力累計(jì)獲得中國/美國有效授權(quán)專利超過3000件，打破了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)過分依賴技術(shù)引進(jìn)的局面，為國內(nèi)外客戶提供了更加經(jīng)濟(jì)有效的造芯平臺(tái)，推動(dòng)了國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖2：華虹宏力特色工藝平臺(tái)廣泛覆蓋各種應(yīng)用

1、 第一大營收來源：嵌入式存儲(chǔ)技術(shù)

華虹宏力擁有世界領(lǐng)先的eNVM技術(shù)，相關(guān)技術(shù)平臺(tái)是公司2018年第一大營收來源。90納米eNVM技術(shù)是國內(nèi)新一代銀行IC卡技術(shù)，IP尺寸大幅縮小，極大地提高了客戶產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。特別介紹華虹宏力專利技術(shù)NORD FLASH。其創(chuàng)新結(jié)構(gòu)使得閃存單元面積、eFlash IP面積、制造成本都極具優(yōu)勢(shì)。比如，在55納米節(jié)點(diǎn)下，華虹宏力專利閃存單元面積為0.04平方微米，僅僅是市面其它方案的一半；縮減了光罩和層次，制造成本更低，光罩層次（1.5V+5V）由2007年的38降至2018年的24，為業(yè)界領(lǐng)先水平?？孜等唤榻B，未來華虹宏力在嵌入式閃存技術(shù)上的發(fā)展策略有5點(diǎn)：一是利用自對(duì)準(zhǔn)工藝，減少對(duì)光刻技術(shù)升級(jí)的依賴性；二是在數(shù)據(jù)保持能力上，以90? oxide（可耐受300℃高溫烘烤）為未來發(fā)展方向；三是不依賴于ECC來保障閃存可擦寫次數(shù)；四是將持續(xù)簡(jiǎn)化制程，消減光刻層數(shù)；五是將持續(xù)尋找新器件結(jié)構(gòu)，探求嵌入式閃存特色工藝的極限。

2、 自主可控關(guān)鍵：功率半導(dǎo)體技術(shù)

功率半導(dǎo)體芯片是開關(guān)電源、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、LED路燈、新能源汽車和智能電網(wǎng)等應(yīng)用的核心器件，是各應(yīng)用符合國家能源要求的關(guān)鍵因素。華虹宏力是業(yè)內(nèi)首個(gè)擁有深溝槽超級(jí)結(jié)（DT-SJ）MOSFET的8英寸代工廠，其第三代深溝槽超級(jí)結(jié)工藝流程緊湊，且成功開發(fā)出溝槽柵的新型結(jié)構(gòu)，有效地降低了結(jié)電阻，進(jìn)一步縮小了元胞（cell pitch）面積，技術(shù)參數(shù)達(dá)業(yè)界一流水平，可提供導(dǎo)通電阻更低、芯片面積更小、開關(guān)速度更快和開關(guān)損耗更低的技術(shù)解決方案。

被稱為“電力電子行業(yè)引擎”的IGBT，是能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵钠骷⒐?jié)能減排的關(guān)鍵芯片，應(yīng)用范圍小到家電，大到高鐵、新能源汽車、智能電網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。華虹宏力是全球首家提供場(chǎng)截止型（FS）IGBT技術(shù)的8英寸代工廠，量產(chǎn)產(chǎn)品系列眾多，電壓涵蓋600V~1700V。值得特別說明，華虹宏力在IGBT背面加工能力上尤為突出，擁有IGBT全套背面加工工藝，包括背面薄片、背面離子注入、背面激光退火、背面金屬、背面光刻等，技術(shù)能力已達(dá)業(yè)界領(lǐng)先水平。

3、 緊跟高集成度、智能化趨勢(shì)：模擬/電源管理IC

模擬/電源管理IC應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，廣泛應(yīng)用在通信系統(tǒng)，消費(fèi)電子，汽車應(yīng)用以及工業(yè)控制中，是未來幾年增速最快的芯片類型。華虹宏力模擬/電源管理IC工藝的電壓覆蓋范圍從5V至700V，工藝節(jié)點(diǎn)從0.5微米至90納米。具體來說，成熟的0.35微米5V/7VBCD和HV（高壓）工藝良率穩(wěn)定，應(yīng)用產(chǎn)品門類多，可廣泛應(yīng)用于音頻功放、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、DC/DC等；先進(jìn)的110納米1.5V+7V工藝，性能優(yōu)異，7V器件的導(dǎo)通電阻降低30%，開態(tài)擊穿電壓（BVon）超過10V。

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的BCD技術(shù)方面，華虹宏力可提供全系列BCD/CDMOS工藝：2018年成功量產(chǎn)第二代0.18微米5V/40V BCD，技術(shù)性能達(dá)到業(yè)界先進(jìn)水平，具有導(dǎo)通電阻低、高壓種類全、光刻層數(shù)少等優(yōu)勢(shì)，已實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、快充、DC-DC轉(zhuǎn)換器等多種芯片量產(chǎn)；針對(duì)汽車電子市場(chǎng)，完成了0.18微米BCD工藝和部分IP的汽車級(jí)驗(yàn)證；結(jié)合嵌入式閃存技術(shù)，形成了頗具特色的eFlash+BCD工藝，可滿足客戶的復(fù)合式功能需求等。

4、 靈活支持5G射頻芯片設(shè)計(jì)

隨著5G商用時(shí)點(diǎn)的臨近，5G射頻芯片迎來黃金發(fā)展期。作為全門類特色射頻工藝提供商，華虹宏力擁有超過300個(gè)專利和47個(gè)以上美國專利，產(chǎn)品涵蓋成熟的射頻CMOS工藝，以及RF SOI與鍺硅BiCMOS工藝等。華虹宏力RF SOI工藝提供精準(zhǔn)的PSP SOI模型，便于優(yōu)化射頻前端模組及天線開關(guān)的設(shè)計(jì)；0.2微米R(shí)F SOI工藝已批量生產(chǎn)；0.13微米R(shí)F SOI 1.2V/2.5V工藝平臺(tái)更好地支持Switch+LNA的集成，并基于此繼續(xù)布局55納米節(jié)點(diǎn)；創(chuàng)新的鍺硅HBT結(jié)構(gòu)可幫助客戶在降低芯片成本的同時(shí)優(yōu)化射頻性能。華虹宏力豐富的射頻組合可根據(jù)客戶需要提供定制服務(wù)，以杰出的性能和連續(xù)不斷的技術(shù)開發(fā)，靈活地支持客戶需求。

強(qiáng)化核心競(jìng)爭(zhēng)力，踐行“強(qiáng)芯夢(mèng)”

集邦咨詢?cè)凇?019中國半導(dǎo)體特色工藝市場(chǎng)分析報(bào)告》中指出，半導(dǎo)體特色工藝制程的全球市場(chǎng)占比約為40%，這給提前布局特色工藝的8英寸晶圓代工廠帶來了極大的機(jī)會(huì)。作為全球領(lǐng)先的8英寸純晶圓代工廠，華虹宏力2018年取得的斐然成績也再次驗(yàn)證了這點(diǎn)：銷售收入達(dá)9.3億美元，同比增長15.1%；晶圓出貨量首次突破200萬片；月總產(chǎn)能增至17.4萬片，以99.2%的高產(chǎn)能利用率居于行業(yè)領(lǐng)先地位。截至2018年底，華虹宏力已實(shí)現(xiàn)連續(xù)32個(gè)季度盈利。

從華虹宏力2018年?duì)I收的技術(shù)類型和終端應(yīng)用市場(chǎng)來看，極大地受益于對(duì)存儲(chǔ)、功率、射頻等半導(dǎo)體制造的特色技術(shù)的前瞻性布局和持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新。具體來說，eNVM是其最大營收來源，2018年同比增長15.8%，增長主因來源于金融卡芯片和MCU等；營收同比增長最高的是分立器件，增長幅度高達(dá)40.5%，增長來源于通用MOSFET、超級(jí)結(jié)MOSFET和IGBT等；從應(yīng)用終端市場(chǎng)來看，工業(yè)和汽車電子的營收增長迅猛，同比攀升78.7%，推動(dòng)該領(lǐng)域成為其營收第二大來源。

成績見證過去，未來有賴當(dāng)下。華虹宏力于2017年投資建設(shè)華虹無錫12英寸生產(chǎn)線，不是追風(fēng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)熱潮，而是為了滿足日益增長的特色工藝產(chǎn)能需求，以及進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)、擴(kuò)充技術(shù)組合，繼續(xù)延伸8英寸特色工藝的成功基因。據(jù)悉，為加快實(shí)現(xiàn)華虹無錫的順利投產(chǎn)、風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)和上量，華虹宏力早已啟動(dòng)55納米邏輯工藝及相關(guān)IP的研發(fā)，預(yù)計(jì)2019年下半年開始導(dǎo)入客戶；同期研發(fā)的55納米嵌入式閃存工藝的存儲(chǔ)單元，功能驗(yàn)證已通過，為未來量產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在維持研發(fā)創(chuàng)新的同時(shí)，華虹宏力對(duì)生產(chǎn)也是精益求精，提供的特色工藝穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)、良品率高，滿足了智能卡、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化和5G等市場(chǎng)的需求，獲得了客戶和市場(chǎng)的高度認(rèn)可。如孔蔚然所總結(jié)，華虹宏力作為一家純代工晶圓制造企業(yè)，技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了她的成長、發(fā)展；閃存/功率/模擬/射頻等特色工藝為客戶帶來優(yōu)異價(jià)值回報(bào)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；特色工藝“8+12”未來將提供巨大的產(chǎn)能及技術(shù)發(fā)展空間。我們有理由相信，作為“909”工程載體華虹集團(tuán)旗下的一員踏實(shí)干將，華虹宏力未來將走得更快更穩(wěn)，成為中國“強(qiáng)芯夢(mèng)”的堅(jiān)定踐行者。