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模擬集成電路主要工藝概況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-12-20

模擬集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的根基在于工藝，一顆優(yōu)質(zhì)的模擬集成電路產(chǎn)品的產(chǎn) 出，離不開工藝平臺和器件的最優(yōu)配合。目前，全球前十大模擬集成電路廠商均 擁有自有工藝平臺，以此來保證自身產(chǎn)品的先進(jìn)性，并提升產(chǎn)品的競爭力。 目前，應(yīng)用于模擬集成電路的工藝包括 BCD 工藝以及 CMOS 等其他工藝。

1）BCD 工藝 BCD 工藝是一種單片集成工藝技術(shù)，為現(xiàn)階段模擬集成電路行業(yè)的主流工 藝。該種技術(shù)能夠在同一芯片上制作雙極管 bipolar，CMOS 和 DMOS 器件，綜 合了雙極器件（Bipolar）跨導(dǎo)高、負(fù)載驅(qū)動能力強(qiáng)，CMOS 集成度高、功耗低以及 DMOS 在開關(guān)模式下功耗極低等優(yōu)點(diǎn)。因此，整合過的 BCD 工藝，能夠降低 模擬芯片的功耗、減少不同模塊之間的相互干擾，并降低成本，具體表現(xiàn)如下：

①降低功耗：若使用三個(gè)分立器件進(jìn)行工作，在系統(tǒng)內(nèi)部傳導(dǎo)轉(zhuǎn)化過程中會 損耗大量能量。BCD 工藝能通過更高的集成度減少互連過程中的能量損耗。

②減少干擾：BCD 工藝具有較高的集成度，避免了不同芯片間的干擾、不 兼容等狀況，增強(qiáng)了實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性。

③減少制造成本：BCD 工藝能夠降低產(chǎn)品尺寸，因不需要增加額外的工藝步驟，能在總體上減少原材料和封裝成本。

資料來源：意法半導(dǎo)體官網(wǎng)，TSMC 官網(wǎng)等

現(xiàn)階段，BCD 工藝的發(fā)展路徑是“More Moore”和“More than Moore”齊 頭并進(jìn)，即在重視制程的更新外，亦聚焦于優(yōu)化功率器件結(jié)構(gòu)、使用新型隔離工 藝等方向。目前，BCD 工藝的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電源和電池控制、顯示驅(qū)動、 汽車電子、工業(yè)驅(qū)動等模擬芯片應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景，并朝著高壓、 高功率、高密度三個(gè)方向分化發(fā)展，具體表現(xiàn)為：

①高壓 BCD：高壓 BCD 通?？杉赡蛪?100 至 700 伏范圍的器件，其發(fā)展重點(diǎn)在于在制程不斷縮小的情況下兼容低壓控制電路和耐高壓功率器件 DMOS， 目前廣泛應(yīng)用于電子照明及工業(yè)控制場景中。

②高功率 BCD：高功率 BCD 通常應(yīng)用于中等電壓、大電流驅(qū)動等場景下， 其發(fā)展重點(diǎn)在于降低成本及優(yōu)化功率器件結(jié)構(gòu)等，廣泛應(yīng)用于汽車電子場景中。

③高密度 BCD：高密度是指在同一芯片上集成更多樣化的復(fù)雜功能，并保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性，通常適用于電壓范圍為 5 至 70V 的器件，目前廣泛應(yīng)用于 手機(jī)背光驅(qū)動、快充等消費(fèi)電子類低電壓場景中。

2）其他模擬集成電路生產(chǎn)工藝

除 BCD 工藝， 常用的 模 擬芯 片生 產(chǎn)工藝 還 有 CMOS、 BiCMOS 、 RF/Mixed-signal CMOS 和 RF-SOI 等。其中標(biāo)準(zhǔn)模擬 CMOS 技術(shù)主要應(yīng)用于 LDO、 DC-DC 轉(zhuǎn)換器、音頻放大器等。BiCMOS、RF/Mixed-signal CMOS 和 RF-SOI主要應(yīng)用于手機(jī)無線通信、IoT 設(shè)備、毫米波雷達(dá)等領(lǐng)域。