國際先進水平!華虹半導體90nm BCD工藝實現規模量產!
國產半導體廠商正在一步步追趕國際先進水平,日前華虹半導體宣布,該公司推出的90nm BCD工藝已經在華虹無錫12英寸生產線已實現規模量產。
BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)技術是一種單片集成工藝技術,能夠在同一芯片上制作Bipolar、CMOS和DMOS器件,1985年由意法半導體率先研制成功。隨著集成電路工藝的進一步發展,BCD工藝已經成為PIC的主流制造技術。
圖片來自ST官網
1950年代出現了適合生產模擬功能器件的雙極(Bipolar)工藝,雙極器件一般用于功率稍大的電路中,具有截止頻率高、驅動能力大、速度快、噪聲低等優點,但其集成度低、體積大、功耗大。1960年代,出現了適合生產數字功能電路的CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝,CMOS器件具有集成度高、功耗低、輸入阻抗高等優點,驅動邏輯門能力比其他器件強很多,也彌補了雙極器件的缺點。1970年代,出現了適合生產功率器件的DMOS(雙擴散金屬氧化物半導體)工藝,DMOS功率器件具有高壓、大電流的特點。
BCD工藝把Bipolar器件、CMOS器件、DMOS功率器件同時制作在同一芯片上,綜合了雙極器件高跨導、強負載驅動能力和CMOS集成度高、低功耗的優點,使其互相取長補短,發揮各自的優點;同時DMOS可以在開關模式下工作,功耗極低。不需要昂貴的封裝和冷卻系統就可以將大功率傳遞給負載。低功耗是BCD工藝的一個主要優點之一。BCD工藝可大幅降低功率耗損,提高系統性能,節省電路的封裝費用,并具有更好的可靠性。
經過35年的發展,BCD工藝已經從第一代的4微米發展到了第九代的0.11微米,線寬尺寸不斷減小的同時,也采用了更加先進的多層金屬布線系統,使得BCD工藝與純CMOS工藝發展差距縮小,目前的BCD工藝中的CMOS與純CMOS可完全兼容。另一方面,BCD工藝向著標準化模塊化發展,其基本工序標準化,混合工藝則由這些基本工序組合而成,設計人員可以根據各自的需要增減相應的工藝步驟。
BCD首創者-意法半導體
1987年6月,意大利SGS微電子(SGS Microelettronica,始于1957年)和法國湯姆森半導體(Thomson Semiconducteurs,始于1962年)合并成立了意法半導體(SGS-Thomson Microelectronics),1998年5月英文名稱更名為STMicroelectronics。
1980年代初期,當時的SGS微電子(SGS Microelettronica)的工程師為了解決各種電子應用問題,提出了一個革命性的構想:
1)創造一種將晶體管和二極管集成在一顆芯片上的技術,并能夠提供數百瓦功率;
2)用邏輯控制功率,實現方式需要遵循摩爾定律;
3)最大限度地降低功耗,從而消除散熱器;
4)支持精確的模擬功能;
5)以可靠的實現方式滿足廣泛的應用需求。
1984年SGS的工程師成功將Bipolar/CMOS/DMOS/Diodes通過硅柵集成在一起。BCD首個器件是L6202電動機全橋驅動器,采用4微米技術,12層光罩,工作電壓60V,電流1.5A,開關頻率300kHz,達到所有設計目標。這個新的可靠工藝技術讓芯片設計人員能夠在單個芯片上靈活地集成功率、模擬和數字信號處理電路。
經過35年的發展,意法半導體開發了一系列對全球功率IC影響深遠的BCD工藝,如BCD3(1.2微米)、BCD4(0.8微米)、BCD5(0.6微米)。
意法半導體目前提供三種主要的BCD技術,包括BCD6(0.35微米)/BCD6s(0.32微米)、BCD8(0.18微米)/BCD8s(0.16微米和BCD9(0.13微米)/BCD9s(0.11微米),其第十代BCD工藝將采用90納米。
BCD6和BCD8還提供SOI工藝選項。
據悉,意法半導體從1985年BCD推出工藝,至今已經過去35年并經歷了九次技術迭代,產出500萬片晶圓,售出400億顆芯片,僅2020年就售出近30億顆芯片,第十代BCD技術即將開始投產。
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