TowerSemi秦磊：引领模拟市场的价值与生态_风闻

12月22日，以“聚力赋能，融合创新”为主题的“中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛（ICCAD2021）” 在无锡太湖国际博览中心隆重举行。

高峰论坛环节，Tower Semiconductor全球副总裁秦磊带来了《引领模拟生态系统，创造全周期价值》的主题演讲，从射频、电源、传感器三个角度，对模拟器件目前的应用现状、发展趋势，技术主要参数以及Towersemi公司作为晶圆代工厂在相关工艺的布局进行了分享。

Tower Semiconductor全球副总裁秦磊

秦磊表示，随着无线连接、能源效率以及万物智能和交互式智能系统等领域的快速发展，对包括射频、电源、传感器和微显示器等在内的模拟器件带来了新的增长动力。

5G推动射频市场加速起量

在射频和高性能模拟电路（RF&HPA）领域，5G市场的迅速成长以及技术的发展和成熟给射频模拟芯片市场带来了诸多增量，5G手机和电信基础设施（5G基站和后端大数据处理）成为其中主要的驱动因素。随着5G手机前端模组和光纤通信产品，对技术性能上的要求越来越高和市场需求越来越大，在晶圆生产制造端，RF SOI、高速SiGe和硅光（Sipho）工艺的发展十分迅速，市场规模也在加速提升。

以智能手机市场为例，据IDC 2021年预测数据显示，2020年到2021年全球智能手机出货量增速从28%拉升到43%，实际趋势超过原有预期。秦磊表示，到明年年初，5G用户在全世界会超过10亿用户规模。

可见，5G的采用正在加速，且正在打破新技术采用率的记录，预计在2022年初将成为有史以来最快达到（约3年半时间）10亿用户规模的新技术，为射频半导体行业的发展提供了前所未有的机会。

模拟芯片与数字芯片不同，秦磊认为，模拟推动不像数字芯片技术一样，完全是以线宽为主体。譬如评价RF SOI工艺的性能指标，以及技术往更高阶发展，Ron×Coff的参数指标有着举足轻重的作用。

目前，Tower Semiconductor的RF SOI工艺在8英寸和12英寸上平台同步发力，已拥有多种工艺技术，满足客户和市场需求。在最新的8英寸工艺上，公司在一些器件上针对大功率开关和天线协调器进行了性能优化，同时在最新的12英寸工艺上，又对低噪放的应用进行了性能优化

5G普及之后，除了手机射频前端变得越为复杂，芯片需求量大为增长外，在基础设施领域，尤其基站和后台的大数据中心也成为广为关注的点。在5G通信基站之间，都是靠光通信的电缆在通讯，所以光通信芯片从传统的光纤到户，以及大数据中心的应用后，又增加了在5G基站中的应用。

在光纤通讯的接收端和发射端两个传输端口，以前有很多不同的分离器件，技术发展到今天，我们可以整合成若干个芯片。SiGe和硅光技术大力地推动了这一整合，使得原来很复杂的系统做成几颗芯片的方案来实现。

当前，随着数据中心收发器、收发机、自动驾驶激光雷达、光线传感器等新兴应用的发展，正在推动光通信芯片的广泛应用。Yole数据显示，该市场将从2019年的36.4亿美元增长到2025年的390亿美元，年复合增长率高达46%。

秦磊表示，高性能SiGe工艺的主要技术参数是的Ft、Fmax、BVceo等，这些参数与工艺线宽节点的关联性比不是很大，SiGe工艺的技术演进也是围绕这些参数指标的提升来做工作的。Tower Semiconductor在光通信芯片代工方面目前主流的工艺平台包括SBC18和SBC13，两个平台的区别仅仅在于数字CMOS部分为0.18um线宽或者0.13um线宽，Bipolar管子在两个平台上完全一致。根据Bipolar管子的不同性能，SBC18/13工艺平台从HX代工艺发展到了如今的H5代工艺，H6代尚在研发中。现有光通讯类产品最为广泛使用的H3代工艺的Ft能达到240GHz，SBC18H5E的Ft能达到320GHz，下一代SBC18H6的Ft能达到350 GHz。

“硅光是一个新东西，在过去十年里面不停地研发，当前硅光技术已经步入了量产阶段，已经有中国公司开始做硅光芯片的量产。”秦磊补充道，相对普通CMOS工艺平台而言，硅光工艺很难做成标准的工艺平台。但TowerSemi在此不断努力，目前已经有了一个基本的标准平台可以供客户使用，其中包括会提供PDK让客户用于设计。

电源产品从消费类到工业、医疗和车载运用对于晶圆制造工艺的需求

在**高精度模拟和电源方面，**电压和驱动电流为这类产品的重要参数之一，对应BCD工艺de开发也是围绕着高压和大电流上面展开，电压越高，驱动电流越大，技术难度也会随之加大。工艺节点上，在30V电压以下的工艺已有公司推出了90nm或者65nm的BCD工艺，Rdson指标较传统0.18um有一定优势，并且晶圆尺寸从8英寸升级到了12寸。当前行业的40V电压以上工艺仍然以0.18um平台为主。

据秦磊介绍，40V电压以上的BCD工艺主要用于工业、医疗和车载运用。Tower Semiconductor已经推出了0.18um 140V BCD工艺平台和200V的以SOI为衬体的BCD工艺平台，并且广受客户好评。

“隔离”能力和性能有优势的“隔离器件”也是BCD工艺开发和性能指标提升的方向之一。Tower Semiconductor在其BCD工艺上提供了从普通P-epi到NBL层，以及换为SOI衬体的不同的隔离方式。选择隔离效果更好的隔离方式，成本也会随之更高，用户可以针对自身产品对性能以及成本上的需求选择使用合适的方式。

特种运用的图像传感器和微显示

对于万物互联来说，图像传感器和显示技术起着至关重要的作用。

秦磊首先介绍了图像传感器在工业类、机器视觉和生产线自动化方面的的运用。这类图像传感器的重要技术参数和要求为在快速的读取速度、图像无失真扭曲、光线度低状态下的感光度、高图像清晰度以及图像覆盖范围。为了实现这些要求，传感器工艺的研发也围绕着高帧率、全局快门、高量子效率、近红外灵敏度、像素分辨率、无互相信号干扰等方面都提出了新的要求。

为了提升图像传感器的整体图像品质，BSI技术由来已久。目前，BSI或BSI+Stacking（堆叠BSI）依然是CMOS图像传感器演进的方向。

据了解，堆叠BSI图像传感器分层堆叠像素，包括片上背照式结构像素的形成，芯片包括用于信号处理的电路，将代替用于传统背照式CMOS图像传感器的支撑衬底。另外，该类图像传感器还能集成更多功能，如自动对焦(AF)和光学防抖(OIS)，能够面向高精度深度传感和距离测量应用，会对单一芯片成本带来巨大的改善作用。

秦磊还以医疗应用为例介绍了Tower Semiconductor在医疗领域的出色表现，其与众多客户共同研发的产品被广泛用于X射线、CT和牙科成像的医疗仪器中。这类图像传感其的芯片尺寸一般非常巨大，某些产品1片12英寸的圆片仅能产出1颗或者2颗芯片。

此外，秦磊也在现场还介绍了公司在ToF、uLED和uOLED方面的进展和突破，将赋能智能手机、AR/VR等应用市场更好的发展。

综合来看，在图像传感器领域，Tower Semiconductor先进且经过验证的CMOS图像传感器像素技术满足了光学传感器在高端摄影、工业、医疗、汽车和消费类等应用领域日益增长的需求，未来公司将在AR/VR、Time of Flight（ToF）、ADAS系统市场获益。

高质量的制造能力与灵活性

Tower Semiconductor总部位于以色列，通过收购和建立合资公司，拥有全球化的制造和服务基地。在以色列Migdal Haemek拥有一座8英寸晶圆厂和一座6英寸晶圆厂；在美国拥有两座8英寸晶圆厂；在日本拥有两座控股的8英寸晶圆厂和一座控股的12英寸晶圆厂，第8个工厂位于意大利，正在建设当中，该工厂为12英寸产线，预计2023年量产。

Tower Semiconductor的优势在于覆盖全球的晶圆工厂生产，能够实现从150mm（6英寸）到300mm（12英寸）晶圆的生产。通过其全球分布和多元化的技术制造产品，Tower Semiconductor提供高质量的全球产量保证和灵活的全球制造能力，所有这些都旨在满足其客户的需求。

秦磊提到：“为了解决产能问题，我们基本上把主流工艺搬到两到三个厂同时量产。随着意大利厂的量产，我们会把基于12英寸的RF SOI工艺以及微显示工艺搬到意大利厂。”

通过上述产品进展和行业布局不难发现，Tower Semiconductor在射频前端、电源管理、传感器等领域均拥有非常强势的市场地位，正在凭借不断演进的技术能力，创新的思维方式和专注力，更好的为行业客户赋能，推动公司持续蓬勃发展，积极引领模拟生态系统，为创造全周期价值贡献力量。