2024年4月12日发(作者：华为p10配置参数)

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台积电不断刨新，做设计公司的好帮手　

一

、

当前ｌ　Ｃ设计业者面对的　

困难与挑战　

１．　芯片的集成度日增　

集成电路近年来继续在沿着按比例缩小的发展　

道路高速前进。集成度达到了空前的水平，单个芯片　

的晶体管数量高达数亿。芯片耗散的热量也高达数　

十到百余瓦以上。因此热学设计成为芯片设计的主　

要内容。芯片中图形的微细化程度也达到了空前的　

水平，芯片的工作频率也在不断上升。晶体管以及相　

互之间的连接线的模型已经不能简单地以集总元件　

来表示，不但需要考虑一级参数，还需要考虑二级甚　

至更高级的效应。器件的延迟已经不再主要决定于　

晶体管，而是主要决定于互连。设计中的计算工作量　

也呈指数性增长。设计的一次投片成功率也很难保　

持。设计中的反复，也不可避免地在频频出现。在制　

造流程中，光刻工艺已经进入深亚微米领域，为了降　

低成本目前仍以采用亚波长光刻为宜，为了提高分　

辨率也给版图设计带来许多困难，增加不少难度，使　

版图设计和制造工艺的联系更加密切，甚至不可分　

离。可制造性设计已经成为芯片设计中的重要内容。　

这一切都使设计与代工公司之间的伙伴关系更加重　

要　

２．　芯片成为多种产品的工艺的复杂组　

厶　

Ｉ＝１　

目前代工的集成电路已经不再单纯地是通用的　

逻辑电路。由各种特殊的工艺组合而形成的产品，日　

益成为产品的主流。通用的逻辑电路在代工营收中　

的比重逐渐减少，特殊工艺流程的代工稳步增长。以　

ＴＳＭＣ的业务状况为例，二者的比例在２００２年第一　

季度为３７％，而到２００４年第四季度已经增长为　

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｒｎ　

７１％。参看附表１。特殊工艺流程甚至包括高压工　

艺，和与ＣＭＯＳ逻辑工艺流程兼容的传感器加工工　

艺流程等。加工中特殊工艺流程的增加，意味着流程　

中加工工序的增加，生产周期的延长，成品率的可能　

降低。对于设计来说，则要求更加注意工艺的兼容　

性，需要更多地注意设计中的可制造性。　

表１　０．２５及以上特殊工艺流程代工的需求日益增长　

（百分比％）　

２００２韭　１００３矩　２００４矩　

ｌ季　ｌ季　１季　４季　

通用逻辑电路工艺漉程　６３％　３９％　３３％　２９％　

ｌ　混音信号　ｌ９　２８　２７　２８　

特殊工艺Ｉ嵌入式存储嚣　１０　２４　２０　２２　

　ｌ其它　８　９　２０　２ｌ　

数据来源：ＴＳＭＣ　２００４年营运报告　

３．消费类产品成为主要推动力。因而市　

场需求变动剧烈；成本压力十分强烈；产品生　

命周期非常短　

在半导体的发展历史过程中，不同的电子产品　

门类在不同的时期，不同的地域所起的推动作用是　

不相同的。在半导体发展的初期，国防军用产品曾经　

是半导体的主要推动力，而现在在某些国家或地区　

仍然是这样。在日本建立半导体产业的初期，消费类　

电子产品曾经扮演过主角。但是从全球范围着眼，自　

７Ｏ年代开始，大型电脑所应用的相关芯片曾经是当　

时晶圆制造的主流产品；而８０年代则以小型电脑产　

品为主；到了９Ｏ年代之后，则是个人电脑（ＰＣ）。自　

２ｌ世纪开始以来，消费类电子产品已经明显成为晶　

圆加工需求的主流。　

消费类电子产品已经成为先进工艺的主力需求　

产品，但是消费类电子产品的许多特点与ＰＣ市场　

大不相同。例如，消费类电子产品对于价格的敏感性　

很强，因此，成本一定要低；而且需求量的起伏又不　

定，好的时候往往使人过于乐观，形势不好时又往往　

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令人过于悲观。　

长最快，已经占总营业额的４１％；其次依序分别为　

针对上述特点，消费类电子产品既是当前先进　

电脑占３４％；消费类电子产品占１７％；内存占２％；　

　

工艺技术的主流需求，同时又给Ｉｃ设计公司以及晶　

其余不易分类的产品占６％。

圆代工业者带来许多新的困难，例如变动剧烈的市　

场需求；强烈的成本压力；和非常短产品生存周期。　

作为晶圆代工公司的领先者，ＴＳＭＣ一直在努　

力适应客观形势的发展，谋求更好地为设计公司服　

务。但是如何才能够作好服务工作，确实是需要认　

真思考的问题。　

二、晶圆制造服务公司必须具有先进且　

完整的工艺和卓越的制造能力　

代工公司的先进而又比较完整齐全的工艺，是　

满足设计公司设计先进集成电路的前提条件，而卓　

越的制造技能则是使客户得以持续改善成本结构的　

重要条件。　

目前ＴＳＭＣ可以向客户提供的工艺流程比较完　

备，包括以下多种多样的先进的工艺流程，而且在不　

断增加：　

●先进工艺流程（０．１３　ｍ，０．１１　ｍ，９０　ｎｍ和　

６５　ｎｍ工艺，和低介质工艺）；　

●９０　ｎｍ和６５　ｎｍ　ＳＯＩ工艺；　

●０．１５，０．１８　ｍ，０．３５　ｍＳｉＧｅ工艺；　

●　０．１３　ｍ，０．１５，０．１８　ｍ，０．２５　ｍ，０．３５　ｍ，　

和＞０．５　ｍ　ＭＳ／ＲＦ工艺；　

●０．１５／０．１８　ｍ，０．２５　ｍ，０．３５　ｍ，和＞０．５　ｍ　

逻辑工艺和非挥发性嵌入式内存工艺；　

●　９０　ｎｍ，０．１３　ｍ，０．１５／０．１８　ｍ，０．２５　ｍ，　

０．３５　ＩＴＩ，和＞０．５　ｍ嵌入式存储器工艺；　

●０．１８　ｍ，０．２５　ｍ，０．３５　ｍ，和＞０．５　ｍ，４０　

伏高压工艺流程；　

按照等效８英寸晶圆计算，ＴＳＭＣ在２００５年共　

有６００万片的产能，大约占全球代工产能的三分之　

一

，

其产值大约占全球代工总产值的一半。在２００５　

年第一季度０．１８　ｍ与０．１３　ｍ以上的工艺，已经　

占ＴＳＭＣ总营业额的７６％。各类电子产品门类在营　

业额中所占的比例大致呈以下分配：即通信产品增　

１９９７　ｆ，卵１８９９　Ｚ‘聊２００１　２００２删Ｊ　ｚｕ（Ｉ４删５　哪删，　哪删，删Ｔｐ　

图１平均每门的成本　

ＴＳＭＣ不但工艺流程比较完备，而且制造技能　

非常强，在制造工艺技术方面已经逐步走在世界的　

前列。２０余年来ＴＳＭＣ在“工研院”引进美国ＲＣＡ　

ＰＭＯＳ技术的基础上发展ＣＭＯＳ技术，建立公司时　

也曾和Ｐｈｉｌｉｐｓ公司合作。在掌握引进技术的基础　

上，不断加强研究开发，在Ｏ．１３　ｍ工艺及以后就开　

始走在制造技术的前列。在某些方面已经在领导技　

术的发展，例如正是由于ＴＳＭＣ的实践才确定了浸　

润式光刻技术的地位。　

ＴＳＭＣ从２０００年推出０．１３　ｍ工艺至今，已经　

生产超过２００万片晶圆，至少为１５０家客户完成了　

７５０种以上产品的设计投产（ｔａｐｅ—ｏｕｔ）流片。在产　

品技术的成熟程度与稳定程度方面都是十分出色　

的，深获客户的好评。　

而在９０　ａｍ的发展上，ＴＳＭＣ从２００４年推出以　

来，已经有超过１５０种产品完成了设计交付流片的　

全过程。现在两座１　２英寸厂担任主流技术的新工艺　

流程，已经成为其开拓新业务的关键角色。自２０００　

年以来，ＴＳＭＣ每年投入的研究开发经费都在３亿　

美元以上，２００５年则超过４亿美元的规模。在９０　

ａｍ，６５　ａｍ　艺技术的开发上，都是采取以两个团队　

平行开发的模式，再加上在ＩＰ方面的长期投资，竞　

争者是很难在短时期内达到同样水平的。　

ＴＳＭＣ在２００５年推出６５　ａｍ．ｑ－艺技术，预计首　

先推出低功耗的６５　ａｍ工艺生产技术。ＴＳＭＣ以　

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巾国集成电路　

Ｃｈｉｎａ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　

靠叫造——

＿＿ｊ　

１６Ｍｂ　ＳＲＡＭ作为产品平台。目前这个集成度超过１　

已经达到９０％，完全符合正式生产的要求，并预计　

将在近期提供６５　ｎｍ工艺的１，０版本的设计规则。　

除了６５　ｎｍ以外，４５　ｎｍ工艺技术也已经在紧锣密　

鼓地开发之中。此外，ＴＳＭＣ正在与工研院合作，开　

发以０，１８　ｍ工艺技术为基础的的ＭＲＡＭ，今年初　

设计服务联盟ＴＳＭＣ的设计服务联盟倡议的　

的五个关键领域。即；单元库联盟；ＩＰ联盟；ＥＤＡ联　

盟；设计中心联盟；和样片诊断与检测联盟等。　

亿晶体管的新产品平台，包括返修品在内的良品率　

确很有成效，也很有必要。目前已经包括设计流程中　

●单元库联盟ＴＳＭＣ提供的单元库和许多先　

进的设计工具和设计方法兼容，覆盖的工艺最全面。　

提供的库文件也最全面。单元库质量管理也很严格。　

即可确定是否量产１Ｍ　ＭＲＡＭ的产品。ＴＳＭＣ为了　

开发新一代的技术与产品，在其所属的研究开发部　

门所投入的研究开发人力就超过１０００名工程师。　

ＴＳＭＣ声称，虽然很多竞争者宣称与之几乎同　

时推出０．１３　ｍ，９０　ｎｍ的工艺技术，但是从财务报　

表上，很容易发现ＴＳＭＣ在０．１３　７ｍ与更先进的工　

艺技术的营业收入方面，是远远领先于竞争对手的。　

在２００４年第四季度，ＴＳＭＣ在０．１３　７ｍ与更先进的　

工艺技术的营业收入，已经超过７亿美元。这个数　

字远远超过其它的竞争对手的总和。　

卓越的制造技能不仅有足够的产能，而且应该　

能够确保：芯片在工厂内多个生产线上皆能有比较　

高的良品率与可靠而且短的交货期限；灵活性和弹　

性，使用众多的工艺同时并存，可以为众多的客户　

与产品服务。　

Ⅲ　ｍ’　Ⅻ№’　抻＊　

图２　ＴＳＭＣ与客户携手降低缺陷提高良率　

除了具备比较完备的工艺流程，和卓越的制造　

技能以外，ＴＳＭＣ还在根据发展的需要还在不断地　

采取新举措，增加新的服务项目。　

三、ＴＳＭＣ在设计服务方面　

提供的新措施　

ｈ￣ｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ　

单元库包括：ＴＳＭＣ自己提供的和其它第三方提供　

的，标准单元；标准Ｉ／Ｏ；和ＳＲＡＭ编译器。各种库都　

针对性能和成品率进行过优化。　

●ＩＰ联盟ＴＳＭＣ启动的Ｑｕｉｃｋ　ｓｔａｒｔ项目，免费　

为ＩＰ提供方进行硅样品的制作和验证，并承担今后　

制造的责任；现在已经形成相当规模的，经过ＴＳＭＣ　

验证过了的ＩＰ共用资源。可以向用户提供清单。对　

于减少设计的障碍，缩短设计周期十分有利。现在提　

供的ＩＰ核清单包括：嵌入式处理器；嵌入式ＤＳＰ；　

ＰＬＬ，ＤＬＬ，ＡＤＣ，ＤＡＣ，电压调节器等混合信号单元；　

以及ＰＣＩ—Ｅｘｐｒｅｓｓ，ＵＳＢ　２．０等标准的高速接口。　

●ＥＤＡ联盟ＴＳＭＣ不但自己独立开展设计服　

务工作，为设计公司排忧解难，还和许多ＥＤＡ公司，　

设计服务公司广泛进行合作，为设计公司提供许多　

方便。　

ＴＳＭＣ和全世界领先的ＥＤＡ公司结成联盟，　

在ＥＤＡ技术方面，以及设计方法方面提供综合服　

务。不仅为客户提供设计和版图验证所需的技术文　

档，对设计方法也提供咨询。　

针对设计中的问题它经过多年努力，坚持不　

懈地推出设计的参考流程（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｆｌｏｗ）。目前　

已推出第六版。前两版主要解决设计中的时序收敛　

问题，第三版解决分层次设计问题，第四版解决信号　

完整性问题，第五版则是为了解决热学设计问题。　

２００５年推出的第六版则进一步对低功耗及高良率　

方面提供完整的解决方案。　

●设计中心联盟为了给客户提供更多设计中　

心的选择，ＴＳＭＣ和美国（１２家），欧洲（４家），日　

本（５家）以及亚洲其它地区或国家（８家）的设计　

中心结成联盟，共同为设计公司服务。每年大约完成　

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计问题做　判断，发现设计中可能存在　

的问题，缩短了设计周期，降低了设计　

费用。　

四、ＴＳＭＣ的ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔ　Ｉ　ｅ　

（晶圆共乘）服务　

微电子技术的进步既给集成电路　

的设计开发创造了机会，也同时带来了　

困难。器件尺寸的缩小使得工艺进入深　

图３　

亚微米阶段。为了降低成本，采用亚波　

长的图形光刻技术例如ＯＰＣ与ＰＳＭ　

等。这些技术使得掩模板的制作成本剧　

烈上升。ＴＳＭＣ希望通过ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服　

务能够尽可能地降低费用，为设计客户　

尽可能地提供发展机会，克服困难。　

ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服务有利于设计样品的　

制作，有利于ｌＰ的开发。它使设计人员　

在设计前得以用比较低的花费验证ＩＰ　

图４　

模块，单元库以及Ｉ／Ｏ接ｕ等设计元素　

的功能。验证它们与工艺的兼容性。　

ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服务特别适合于ＳＯＣ芯片　

的设计，自从１９９８年开始实行以来，已　

经进行过４００多批次，所完成的设计项　

目多达３０００多件。其中典型的设计产　

品包括：数Ｇ赫的ＣＰＵ和网络处理器；　

应用于２Ｇ／２．５Ｇ，３Ｇ手机的芯片；单片　

数码相机；单片ＷＬＡＮ；ＵＷＢ（超宽带）　

ＩＣ；０Ｃ７６８收发器；智能卡Ｉｃ等。　

ＴＳＭＣ的完备的先进的工艺流程，和　

各种设计服务功能，设计平台都可以作　

为ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服务的支持。通过Ｉ￣＇ＳＭＣ　

ＳｕｐｐｏｒｔＥｌｄｏ　ｖｉｅｗｔＯＣａｄｅｎ∞眦　镰　ｕ　。ｒｔＡＤＳ　ｖｉｅｗｔｏＣａｄｅｎｃｅ　ＰＤＫ　

设计中心联盟的所有合作单位，都可以　

图５　

接人ＴＳＭＣ的ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服务。　

３００个设计。　

●样片诊断与检测联盟ＴＳＭＣ和Ｃｒｅｄｅｎｃｅ公　

ｃｙｌｗｓｈｕｔｔｌｅ服务包括版图设计的最后完成与　

投产，掩模板制作，晶圆加工，晶圆切割，与封装。尤　

司合作进行样品的检测和诊断，希望能够迅速对设　

其是深亚微米工艺将后步的测试与封装推向新的发　

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ　

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【■！●ｉ　Ｃ—■●　田ｈｉｎ国ａ　Ｉｎ集ｔｅｇｒ成电路　ａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　制造—　。¨＿Ｊ・・＝　’　

好。仅仅这两年所制作的掩　

模板的数量就超过ｌＯ万　

块。它的掩模板制作过程和　

全公司的制造，代上过程，　

以及其它的设计服务项目，　

通过计算机集成管理系统　

图６　

（ＣＩＭ）组成严密，协调的　

整体。　

展阶段，成为微电子技术进一步发展的新战场。目　

前ＴＳＭＣ已经可以为翻转芯片封装的需要提供连接　

突起（ｂｕｍｐｉｎｇ）。　

提供的所有高端设计产品的掩模板，都经过　

ＯＰＣ矫正，和ＰＳＭ优化。定期对提供的掩模板质量　

进行预定的严格检查，检查项目包括ＥＳＤ损伤，戈Ⅱ　

痕，颗粒沉积，保护膜的框　

架是否处于良好状态？是　

否年久失修？它提供的制　

板服务不但质量高，而且　

加工周期短。以数据处理　

工作量比较大的９０　ｎｍ的　

图７　

掩模板为例，包括数据处　

理（ＯＰＣ数据转换等）与掩模板制作，可以在７天　经过实践证明，ＣｙｂｅｒＳｈｕｔｔｌｅ服务可以大幅度降　

产品上市的时间。　

低设计样品的制做费用，提供最新的技术支持，缩短　左右的周期内完成。须知９０／１１１１的掩模板的数据处　

—ｒ、—ｒ　

五、掩膜板制造　

服务　

ＴＳＭＣ提供从协助　

完成设计投产　

■■■　

审曩　ｑ　嚼　ｑ　ｑ　毒害Ｉ　司　多　

ｌ—　

・—＿＿－＿　，Ｌ　

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墨圈嘲■一　

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●—■■—●

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（ｔａｐｅ—ｏｕｔ）￣ｌＪ产品样品，　

　

　

以及生产产品供应的　

全程一条龙服务，掩模　

●■■■■■■●■■■■■■一　

●●■■■■■－　Ｉ　ＩＩＩ■　

板制作是制成产品实　

体的第一步。ＴＳＭＣ的　

掩模板制作部门，在技　

术上与生产能力方面　

在全球产业界都是首　

屈一指的，而且服务良　

■●■■●■■■■●■■－　

圈　！　●■■■■■■■■●■－　．丫　’　

＇．●●ｒ　

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ｌ　

，　＇　●　＇　－　１　ｒ　１　

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ｒ　、　ｒ　、　，　、　ｒ　、　

图８　

ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ　

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持续成长　

●ＯＰＣ的数据处理是和工艺联系密切的，因此　

能够将线条的宽度和形状控制到最佳的程度；　

占率　

●ＴＳＭＣ还对不论是由于工艺加工的原因，或　

由于制板的原因导致的成品率低下的损失负责；　

ＴＳＭＣ还对掩模板的使用寿命提供保证。　

首　

异化　六、ＴＳＭＣ八、　Ｉ　Ｍ技术及服务组合　仅／ｌ＼　厅暖万组口　

ＴＳＭＣ不仅仅是领先的代工企业，创办最早，规　

图９　ＴＳＭＣ提供双赢的伙伴关系　

模最大。而且继续谋求开发新的技术，采取新的举　

理时间已经超过掩模板的具体制作时间，大约占整　

措，扩大为设计公司服务的功能。下图可以综合表示　

个周期的５３％。　

目前提供的技术与服务的全貌。但是事情还在发展　

此外，由于ＴＳＭＣ的制板服务是和其代工服务　

（参看图８）。四　

紧密结合的，它还具有以下的优势：　

上接第８２页　

中获益非浅，使我们在领先半导体制造商中的客户　

我们将营业收入的２５％投入到研发之中，这些投资　

数量增长了一倍。　

已经良性地为我们带来了新的产品和新的应用，我　

记：面对全球半导体产业的复苏，请描述一下贵　

们期望这些新产品和应用都将转化为公司收入的增　

公司未来的发展蓝图。　

长。　

Ｂｅｃｋｅｒ：ＦＳＩ针对预测的产业转机部署了计划　

开发下一代工艺的一个例子就是去除镍铂自对　

和战略。　

准多晶硅化物的ＰｌａｔＮｉＳｔｒｉｐ　工艺，它这种物质是　

展望未来，我们将专注于实现从打进领先器件　

６５ｒｉｍ节点中需要的一种新材料。早在２００５年３月，　

制造商到大批量的制造的转变。我们的一些客户已　我们就推出了此项工艺；并且正如我们在２００６年２　

经承诺，因为我们在关键工艺步骤中已经创下了优　

月发布的那样，由于我们的工艺具有稳定的工艺性　

异的记录和名声，所以在他们将来实施扩张计划时，　

能，同时使用通常易得的化学品来代替更昂贵的特　

我们将获得继续的订货。　

殊配方，我们已经将该工艺推广到几家领先的集成　

我们将在２００６年继续开发新的应用和新的产　

电路制造商。　

品．，我们坚信，通过提供差异化的、更好的技术以及　

开发下一代工艺的另一个例子就是ＭＡＧＥＬＬＡＮ￣　

对客户新技术开发的良好支持，将带来公司进一步　

浸泡清洗系统。我们开发出与现有浸泡系统不同的、　

的成长。　

更好的系统，并结合了我们在喷雾机台中独有的化　

记：作为设备材料企业，Ｆｓ　ｌ如何根据产业经济　

学品制备优势以及在湿法机台中超一流的性能，使　

与技术的发展来开发新技术与新产品，以推动产业　

我们的系统占地面积很小但具有很高的工艺性能。　

与技术的发展，并使巨额的研发投资得到应有的回　

该系统已被多家领先的集成电路制造商反复选用，　

报，保证自身良性发展？当开发下一代工艺技术／　

以满足更具挑战性的清洗应用。　

产品时，我们关注点和方法是什么？　

通过对研发的持续投入，我们希望为客户不断　

Ｂｅｃｋｅｒ：我们开发下一代工艺技术／产品的方　

提供能为他们带来领先优势的新产品，顺利演进到　

法是超前于行业蓝图，在ＦＳＩ公司的２００５财年里，　

蓝图中的下一个技术节点　四　

５８　１堕整墼塑２＿四圜　

ｈｔｔｐ￣／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ＣＯＷｌ