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中芯長電:以前道精細化管理,打造中道專業化封裝

作者:陳炳欣來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2017-09-25 16:25我要評論

在9月15日召開的“攜手創芯,合作共贏——先進技術節點集成電路產業鏈深化合作研討會”(以下簡稱“研討會”)上,中芯長電與美國高通公司共同發布一則消息:中芯長電已經開始著手進行高通10納米硅片超高密度凸塊加工的認證。這是2016年中芯長電14納米凸塊加工實現量產并進入高通供應鏈之后的又一個重要新進展。這意味著一旦認證通過,中芯長電將繼28納米和14納米之后,再次切入目前高通最先進的10納米芯片制造供應鏈之中。同時,中芯長電也將成為國內第一家進入國際10納米先進工藝技術節點產業鏈的半導體硅片制造公司。

中芯長電是中芯國際為配合28納米及以下工藝技術的量產、完善先進的集成電路制造產業鏈,與長電科技合資成立的面向中段硅片代工制造的企業,成立三年(創始團隊2014年9月15日入駐,公司2014年11月在江陰高新區注冊成立)來,已經取得一系列成果。在實際工作當中,中芯長電采取的一些工作做法,如采用先進的前道制造體系對中段制造進行精細化管理、全面對接先進封裝需求、持續跟進國際先進工藝、致力融入國際供應鏈體系等,都非常有代表性。集成電路一直是中國致力發展的關鍵性產業之一,然而如何突破產業、技術瓶頸,融入國際供應鏈體系一直是困擾國內許多企業的問題,中芯長電的一些做法值得借鑒。

10納米,進入國際最先進產業鏈

對半導體產業來說,一條發展的不二法則就是致力于開發和制造尺寸更小、處理速度更快、成本更低的晶體管,以獲取更大的產業規模和更高的銷售收入。這正是“摩爾定律”的精髓——每18個月集成電路芯片集成的晶體管數量將實現翻倍,成本下降一半。但是隨著產業進入更先進的加工技術節點,特別是在22納米及以后,“摩爾定律”受到越來越多的挑戰。隨著物理極限的臨近,單個晶體管的成本很難再像過去一樣得到顯著降低。正是在這個背景下,人們開始把注意力放在系統集成層面尋找解決方案,也就是通過先進的硅片級封裝技術,把不同工藝技術代的裸芯封裝在一個硅片級的系統里,兼顧性能、功耗和傳輸速度的要求。

這一做法導致集成電路產業結構發生巨大變化,打破了前后段芯片加工的傳統分工。為了實現硅片級芯片間的互聯,產生了凸塊加工(Bumping)、再布線(RDL)、硅通孔(TSV)等中段工藝,而且中段硅片加工隨著半導體工藝技術的演進重要性不斷增加。

目前,國際上實現規模量產的工藝節點,已經演進到10納米,臺積電、三星均已推出10納米工藝的晶圓代工服務,高通、華為海思等設計公司也采用10納米工藝進行其旗艦級產品的生產。同樣的,作為整個產業鏈的關鍵一環,凸塊加工(Bumping)等中段工藝也必須推進到10納米階段。2016年中芯長電的28納米和14納米硅片凸塊加工工藝實現了大規模的量產,并且成功進入高通供應鏈。此次,中芯長電再次進行高通10納米硅片超高密度凸塊加工的認證,顯示出中芯長電在凸塊加工技術上的領先性,完全能夠跟上世界產業鏈技術進步的步伐。

對此,中芯長電半導體首席執行官崔東說:“我們的10納米硅片超高密度凸塊技術開始認證,說明了我們能夠繼續躋身世界最先進的技術節點集成電路制造產業鏈。從公司角度來看,高通作為全球最大的IC設計公司,選擇我們從28納米進入其供應鏈,去年進入14納米,今年進入10納米,代表了其對中芯長電公司在品質、運營管理等綜合能力上的認可。”

根據高通全球運營高級副總裁陳若文的介紹,中芯長電是最近幾年來高通唯一新引入的中段硅片凸塊加工制造供應商。“此次10納米超高密度凸塊加工開始認證,表明中芯長電在中段凸塊加工領域取得突破性進展,工藝技術水平達到了世界一流。” 陳若文說。

3D IC,產業布局趨于完整

除了在凸塊(Bumping)取得快速進展之外,中芯長電對中段加工的另外兩項關鍵技術也在積極布局。

研討會上,中芯長電還宣布了另外兩項舉措:一是面向當前熱潮不斷的存儲器產業,推出低溫再布線硅片級封裝技術。再布線(RDL)技術是將原來設計的IC線路接點位置(I/O pad),通過晶圓級金屬布線制程和凸塊制程改變其接點位置,使IC能適用于不同的封裝形式。而低溫再布線硅片級封裝技術可以滿足部分存儲器產品較為獨特的封裝需求。據悉,中芯長電的低溫再布線硅片級封裝技術已實現量產用于客戶的產品加工。

另一項產業策略則與TSV技術相關,中芯長電獲得了中芯國際Interposer技術授權和工藝轉讓。Interposer技術是3D IC中的主流技術分支,通過它可向TSV延伸,實現對中道硅片加工技術的全面布局,將芯片制造與封裝技術有機融合和系統集成來完成多芯片的高性能、快速度和低功耗的組合。

“中段硅片加工和三維集成加工的三項最基本的工藝是凸塊加工(Bumping)、再布線(RDL)和硅通孔(TSV)。獲得中芯國際的技術授權和轉讓后,中芯長電就具備了完整的中段硅片加工基本工藝能力,標志著中芯長電有望成為全面配套先進技術節點,對接各種先進硅片級封裝技術需求的中段硅片加工和三維集成芯片加工企業。”崔東說。

中芯長電曾在2016年舉行14納米凸塊加工的量產儀式,宣布中段工藝技術取得突破進展。如果說那時的中芯長電是在Bumping工藝上一枝獨秀、單線突進的話,那么經過一年多的發展,其產業布局已經相對完整了。

硅片級中道封裝,企業定位明確

隨著移動市場芯片產品小尺寸、低功耗、高性能、多集成的需求,加上持續增長的巨大市場的誘惑,以及技術瓶頸的限制,多重因素共同作用下,晶圓級芯片封裝在未來三維封裝技術中扮演重要角色。業界已普遍認識到,基于凸塊加工(Bumping)、再布線(RDL)、硅通孔(TSV)的三維封裝技術是超越摩爾定律的重要解決方案,是未來半導體芯片連接的重要趨勢。中芯長電布局三大關鍵技術,已經占據了良好的出發位置。

“這樣的技術布局明確了公司的市場定位。”崔東指出,“中芯長電是中芯國際和長電科技共同出資發起成立的,因此建立之初就有著明確的產業定位,即對應未來的高端封裝需求。我們不是‘胡子眉光一把抓’,而是針對先進技術節點芯片的配套需求,致力于解決硅片級封裝中存在技術難點的中段工藝。這是中芯長電的企業定位。”

中芯國際董事長、同時也是中芯長電的董事長周子學表達得更加明確:“現在中芯國際專注于前段工藝的發展,而中芯長電面向中段工藝和3D IC,長電科技(中芯國際為其第一大股東)則發展后段封裝。未來我們將有機會為客戶提供更加完整的產業鏈解決方案,滿足客戶多方面的業務需求。”

受益于優秀的制造體系和標準,中芯長電的制造服務被越來越多客戶所認可,不僅高通在28、14納米之后,繼續推進與中芯長電在10納米節點凸塊加工上的合作。中芯長電還在積極擴展存儲器測試封裝上的業務。

“針對中國蓬勃發展的存儲器市場,公司發揮在硅片測試服務領域深厚的技術優勢,驗證和引進了T5800系列測試平臺。該測試平臺具有測試精度高、速度快的優勢,將能滿足中國存儲器芯片技術水平提升的更高技術需求,也顯著提高存儲器產品的測試效率。該測試平臺還具有廣泛的產品適用性,不僅適用于NOR Flash的測試,也能滿足NAND和DRAM產品的測試需求。”崔東告訴記者。為全方位服務存儲器產品市場,滿足存儲器產品較為獨特的封裝需求,中芯長電還推出了低溫再布線硅片級封裝技術,已用于客戶的產品加工。

中芯長電的努力,也得到了業界的認可。在研討會上,兆易創新CEO朱一明便表達了與中芯長電著眼長期、進一步深入合作的意愿。“中芯長電未來將是兆易創新在封裝測試上的重要合作伙伴。”朱一明說。

萬片規模,全面采用前段質管體系

除了在關鍵技術上進行布局與準備之外,中芯長電在規模量產上也有重大突破。資料顯示,中芯長電半導體的12英寸28納米凸塊加工技術在2015年年底通過客戶的產品驗證,2016年1月開始承接客戶訂單,經過半年的量產爬坡,即實現了規模量產,達到每月千片的量產規模。

“現在的中芯長電已經實現了12英寸晶圓單月1萬片以上的大規模出貨了。”崔東告訴記者。而公司凸塊加工產能則達到每月2萬片以上。

更重要的是,中芯長電在產量大幅提升的同時,仍然保持業界一流的生產良率,并在接觸電阻、超低介電常數(ELK)材料缺陷控制等關鍵技術指標上,達到業界領先水平。

“之所以能夠做到這一點,是與中芯長電規劃之初所做的一項重要決策密不可分的。”崔東告訴記者。作為介于前段和后段之間的新興產業區段,中段工藝形成之初就受著前、后道的共同影響,公司既可以選擇傳統封裝的制造體系與標準,也可以按前段晶圓制造的思想去組織生產管理體系。“我們選擇了走中芯國際前段的質量管理體系,無論是IT系統、質量管控系統,還是客戶服務系統都脫胎于中芯國際。現在看來這個選擇是正確的。”崔東說。成立之初,中芯長電就以先進的12英寸凸塊和再布線加工起步,致力于提供世界一流的中段硅片制造和測試服務,并進一步發展先進的三維系統集成芯片業務。打造全球首家采用集成電路前段芯片制造體系和標準、采用獨立專業代工模式服務全球客戶的中段硅片制造企業,成為中芯長電獨特的優勢。

有前期工作打下扎實的基礎,后期上量就有了保障,產能規模爬升得也很快。更關鍵的是,在這樣規模提升的情況下,中芯長電產品的良率和生產周期不會受到影響,產品的良率與全球領先的同業公司相比并不落后。可以說,現在中芯長電的運營品質即使在全球同業當中都是處于前列的。

二期工程啟動,為后續發展做準備

在有了技術與量產規模的保障后,中芯長電開始為產能擴充做準備。就在“研討會”的同一天,中芯長電還舉行了“二期J2A廠房”工程的奠基儀式。

“公司一期運營所使用的生產廠房是租賃長電科技廠房改造而成的。當初之所以這么做,是為了快速導入生產,抓住稍縱即逝的市場機會。現在,公司已經形成穩定的生產,產量不斷爬升,有必要啟動二期項目,為后續的可持續發展做好充分準備。”崔東說。

據了解,二期項目完全由中芯長電公司自主建設,項目占地共273畝,可建設三座先進的硅片加工廠,從事先進的中段硅片和3D系統集成芯片研發和制造。本次舉行奠基儀式的是二期項目規劃三座廠房中的第一座——J2A廠房項目。此次開工項目占地面積總共近1.8萬平方米,建筑面積超過6.2萬平方米。

“二期項目建設,將確保公司有條件及時擴大產能規模,抓住不斷增長的對集成電路先進工藝技術節點配套需要的先進硅片級封裝的市場需求,使公司在一期項目高起點、快速度順利起步的基礎上,更好地為國內外高端客戶提供持續穩定的量產保證,進一步鞏固公司在行業中地位。”崔東說。

此外,二期項目建設,仍將繼續按照產業鏈協同發展的戰略,充分考慮與長電科技、星科金朋江陰公司的業務銜接,提供客戶更多形式的、高水平的一站式服務。

50億元,再次獲得融資支持

集成電路是典型的資金密集、技術密集、人才密集的產業,從業企業的發展離不開資金的支持。中芯長電在建設之初5000萬美元的基礎上,于2015年9月完成了包括國家集成電路產業投資基金參與在內的2.8億美元第二輪融資。現在,中芯長電再次獲得融資的支持。本次活動現場,中芯長電與國家開發銀行江蘇省分行簽署了50億元的開發性金融合作備忘錄。根據中芯長電的業務發展規劃和融資需求,以及國開行對中芯長電的信用評審結果,自2017年至2022年期間,雙方在各類金融產品上的意向合作融資總量為50億元人民幣或等值外匯。

國家開發銀行江蘇省分行還將在未來五年按照國家及開行政策進一步支持中芯長電項目建設,積極引導其他金融機構及各類社會資金支持中芯長電建設成為國際領先硅片級中段加工企業。

“有國家開發銀行江蘇省分行的鼎力支持,中芯長電半導體公司將能夠加大對先進工藝技術和應用的研發力度,加大客戶拓展的力度,加快廠房建設和產線建設,滿足客戶大規模產能的需求,對于中芯長電半導體公司發展成為領先的中段硅片制造和三維集成芯片加工企業起到極大的推動作用。”崔東表示。


責任編輯:陳炳欣
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