更具成本效益 新技術代工廠模式受矚目

作者 : Alan Patterson,EE Times特約記者

SkyWater Technology執行長Thomas Sonderman正在建立一種新型的晶片代工廠模式,將數十億美元的繁重晶圓廠投資成本,轉由客戶承擔…

SkyWater Technology執行長Thomas Sonderman正在建立一種新型的晶片代工廠模式,將數十億美元的繁重晶圓廠投資成本,轉由客戶承擔。 2017年,私募股權投資者Oxbow Industries收購了曾經的賽普拉斯(Cypress Semiconductor)子公司Cypress Foundry Solutions,並任命前AMD高階主管Sonderman掌管新公司,這家唯一一家100%由美國擁有的代工廠創建於2017年。 「透過建立技術代工廠模式(technology-foundry model),我們瞄準了客製/產量缺口的最佳點,這需要大量創新。」Sonderman在一次獨家採訪中告訴《EE Times》。「這也讓我們能夠把自己定位為與眾不同的專業代工廠。」 Sonderman表示,他正在尋找被台積電(TSMC)和三星代工廠等亞洲大型代工廠所忽視的初創客戶。SkyWater還與Google等大公司合作,後者正在開發一種新的開源晶片設計方法。 「SkyWater的大部分收入來自『技術即服務』或來自研發預算高的客戶,」Gartner研究副總裁Sam Wang告訴《EE Times》。「最近,SkyWater提供了開源PDK和多產品晶圓(MPW)服務,它們現在對許多研發預算較少的新客戶具有吸引力。」 SkyWater在美國國防部(DoD)也有一個重要客戶,這使該公司成為值得​​信賴的供應商,作為美國國防部在境內創建安全供應鏈努力的一部分。 繼SkyWater透過收購獲得明尼蘇達工廠之後,該公司於2021年增加了一個現有的佛羅里達工廠,並於今年宣佈在印第安那州新建一座價值18億美元的工廠。前兩個晶圓廠生產200毫米(mm)晶圓,印第安那工廠可能同時生產200毫米和300毫米晶圓。 TechInsights副主席Dan Hutcheson告訴《EE Times》,SkyWater的目標是填補「解決問題的想法」與「在實體產品中實現該想法」之間的空白。「他們正在明尼蘇達州工廠使用一套獨特技術,規模小到足以提供更好的服務,並且比大型代工廠更具成本效益,」他說。 未來兩年,SkyWater的目標是成為美國少數為客戶提供從始至終晶圓製造和晶片組裝的代工廠之一。「我們的目標是將最先進的異質整合技術帶到美國,從200毫米平台開始,」Sonderman說。「我們正在研究晶圓扇出封裝。還有一種我們許可的採用混合鍵合技術的晶圓鍵合技術。」 Hutcheson指出,隨著新冠疫情(Covid-19)封鎖世界,SkyWater在佛羅里達州開始了先進的封裝業務。「他們實現了從創意到矽,再到可插入封裝設備上的新技術。」 Sonderman表示,對於與台積電(TSMC)或三星(Samsung)等公司競爭的公司來說,晶片代工廠應該承擔所有風險,投資數十億美元進行製造的想法一直是個問題。 SkyWater不是單獨承擔投資,而是希望客戶承擔將其技術推向市場的開發成本。 「你得到的是協同最佳化的好處,」他說。「你可以在我們開發流程的同時開發產品」,從而讓差異化的產品更快地進入市場,「因為你進行了投資,而我們將在同一家工廠內將你的產品批量生產。」 SkyWater透過將成熟製程節點中的低利潤晶圓業務與高利潤的先進技術服務(ATS)結合來進行競爭。「我們三分之二的收入來自該業務的ATS部分,它只消耗了晶圓廠總工作的5%,」Sonderman說。 遠離前瞻先進製程 雖然頂級代工廠台積電和三星開始生產具有世界上最高電晶體密度的3奈米(nm)晶片,但SkyWater的大部分生產都是在90奈米。「有些諷刺的是,美國政府仍然主要關注90奈米,」Sonderman說,他並補充SkyWater在該節點上製造了世界上最先進的抗輻射ASIC。 該公司使用該技術製造訊號讀取(read-out) IC,用於處理夜視鏡或F-35戰鬥機上視覺系統中的熱資訊。 SkyWater將與以色列的Tower Semiconductor競爭美國國防部業務,不久前,後者宣佈被英特爾代工服務(IFS)收購。Sonderman預計IFS將為美國國防部提供45奈米生產服務,而另一個競爭對手GlobalFoundries將在28奈米節點上競爭。「在很多方面,你製造的電晶體越小,漏電流就越嚴重,」Sonderman說。「如果考慮在太空中飛行的事物,會希望盡可能地節省電力。如果可以在性能上做出權衡,就不一定需要那麼先進的製程節點。」 SkyWater正在與麻省理工學院(MIT)和國防高等研究計劃署(DARPA)合作開發3D SoC項目。SkyWater正在其90奈米CMOS製程中添加碳奈米管層,以使FET與電阻式RAM耦合。 「透過創建額外的功能和額外的互連,可以使90奈米元件以低於10奈米的功耗水準運行,」Sonderman說。「最終無需付出成本即可獲得性能優勢。它實際上是一種異質整合解決方案,因為你正在基礎CMOS設備之上建造一座摩天大樓。」 Google開源項目 9月,SkyWater成為美國商務部國家標準與技術研究院 (NIST)和Google的一個項目的代工廠。NIST和Google正在為研究人員開發晶片提供資金,Google將支付建立生產的初始成本,並將補貼第一次流片,NIST將為晶片設計電路,電路設計將是開源的。 Sonderman說,自今年年初以來,該項目一直在擴大規模。  

SkyWater執行長Thomas Sonderman與美國商務部長Gina Raimondo在9月的普渡大學活動中交流。

(來源:SkyWater Technology)

  幾個月前,Google和SkyWater合作開發了從麻省理工學院林肯實驗室轉移的90奈米製程。「可以把它想像成沒有抗輻射元件的90奈米技術,」他說。 安全的供應鏈 SkyWater預計將在幾年內,將其佛羅里達工廠作為值得信賴的供應商,提供前端晶片製造,以及後端組裝和測試。「佛羅里達州工廠的戰略之一就是這樣做,」Sonderman說。「國防部顯然是支持者。晶片設計公司對在美國擁有這一切(完整的晶片產線)的興趣是我所見過最高的。他們的論點是,『如果我必須把晶圓送到亞洲進行切割,我為什麼要在美國製造它?』」 本月,SkyWater和公私合作夥伴BRIDG完成了美國國防部資助專案的第一階段,以開發矽橋仲介層的基線製造流程,該仲介層越來越多地用於異構整合應用。 CHIPS法案與美國安全 Sonderman說,最近通過的CHIPS和科學法案有助於解決美國國家安全方面的漏洞。「突然之間,國防部陷入了所有晶片都來自不受美國控制地區的境地。『現在』他們在決策桌上擁有一席之地,可以決定專案的資金來源。牢記這一點很重要,因為這是很多投資的最終目標——確保我們在美國擁有安全的供應鏈,用於對經濟和國家安全至關重要的事情。」 Sonderman預計,到2024年,SkyWater將擁有多個「完整供應鏈直至封裝晶片級別」的例子。 當美國政府明年開始發放這筆資金時,SkyWater預計公司將贏得520億美元的CHIPS法案補貼中的一部分。 Sonderman在11月7日與投資者和記者的電話會議上表示,國防部將撥款約20億美元,作為其最近宣佈的微電子共用計畫的一部分。「我們正在積極參與其中。這是圍繞從實驗室到工廠的概念創建創新中心,」Sonderman說,「有110億美元用於研發和創新。這就是國家半導體技術中心的概念,其中50億美元與先進封裝和異構整合相關。我相信我們已經為這些做好了準備。」 產品技術組合 SkyWater擁有50多家客戶,為他們提供8個專業技術平台,包括標準CMOS晶片上的輻射硬化和微機電系統(MEMS),以及混合訊號產品。該公司的主要混合訊號客戶是英飛凌(Infineon)。 英飛凌正在使用嵌入電源管理功能的可程式設計SoC技術來創建微控制器和其他設備,這些設備將用於Fitbit智慧手錶等新產品;台灣Parade Technologies也在顯示裝置中使用SkyWater的混合訊號技術。 SkyWater的主要MEMS客戶是Rockley Photonics,該公司為多應用、與健康相關的感測和監測應用生產光子IC。Sonderman說,DARPA是SkyWater碳奈米管技術的主要客戶。「他們希望能夠在邊緣設備上進行高水準的運算,這樣當你處於衝突中時你就不需要依賴雲端運算,就不必將資料發送到雲端。」 限制來自設備和人才 今年第三季,SkyWater的營收增至5,200萬美元,與去年同期比成長49%。在淨虧損較去年同期縮小至700萬美元後,該公司更接近盈利。 在晶片行業經歷了多年的蓬勃發展後,2022年即將結束,SkyWater發現自己受到生產設備和工程師短缺的限制。「獲取設備是個大問題,」他說。「我們已經訂購一些設備,但被告知可能需要兩年時間才能拿到。我們現在購買的很多東西都是面向開發的。我不認為我們的工具訂單會被取消,但我確實希望更快地獲得它們。」 「工程師仍然很難找到。在每個人都對CHIPS法案感到興奮之前,我們有一個獨特的競爭環境,因為我們是唯一一家在美國招聘晶圓廠工程師的公司。現在,台積電在建晶圓廠,英特爾想在俄亥俄州建晶圓廠,人才市場的競爭更加激烈了。 (參考原文:SkyWater CEO Expands ‘Technology Foundry’ Model,by Alan Patterson) 本文原刊登於EE Times China網站        

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