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  • SK海力士将以600亿元收购Intel闪存业务

    10月20日，SK海力士在官网宣布将收购英特尔NAND闪存及存储业务的消息，并且两家公司已经签署了相关的协议。 从SK海力士在官网公布的消息来看，两家公司签署的NAND闪存及存储业务收购协议，包括NAND固态硬盘业务、NAND闪存和晶圆业务、英特尔在大连的NAND闪存制造工厂。 在这一收购交易中，SK海力士将向英特尔支付90亿美元，外媒在报道中称收购交易将以全现金的方式进行。 将NAND闪存及存储业务出售给SK海力士之后，英特尔仍将保留他们的傲腾这一业务，傲腾拥有英特尔先进的存储技术，NAND闪存及存储业务出售之后，英特尔在存储方面就将专注于傲腾这一业务。 外媒在报道中表示，通过收购英特尔的NAND闪存及存储业务，SK海力士就将超过日本的Kioxia，成为仅次于三星的全球第二大NAND闪存制造商，并会缩小与三星的差距。 不过，从SK海力士官网所公布的消息来看，他们收购英特尔NAND闪存及存储业务的交易，还需要得到相关部门的批准，预计能在2021年年底获得批准。 但在得到相关部门的批准之后，收购也需要数年才能完成。在收购交易获批之后，SK海力士将支付70亿美元，收购英特尔的NAND固态硬盘业务，包括NAND固态硬盘相关的知识产权、员工及在大连的工厂。 依照官方资料，大连工厂是Intel在中国唯一的制造工厂。收购英特尔设计和制造NAND晶圆相关的知识产权、研发人员等，预计会在2025年3月进行，最终收购完成时，将再支付20亿美元。

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  • 三星斥资千亿改进8英寸晶圆厂，并导入自动化运输设备

    在半导体产业链中，上游晶体代工持续涨价。为提高生产效率，满足市场需求，解决8英寸晶圆供不应求问题，三星考虑针对旗下的8英寸晶圆厂进行自动化投资。 已部分导入自动化运输设备 目前，三星旗下的12英寸晶圆产线为全自动化生产，意即在无尘室中借助架设在高处的运输系统移动晶圆盒。不过，8英寸晶圆的晶圆盒仍然由工作人员用搬运车运送。不仅是三星，其他晶圆代工企业亦是如此。 8英寸晶圆代工紧俏之际，三星考虑针对8英寸产线进行自动化投资，由人工运输改为机器运送。 据韩国科技媒体《TheElec》报导，三星已经在部分8英寸晶圆厂的产线测试自动化运输设备，且已获得员工的好评。 斥资超千亿?三星为何积极推动 产线的自动化升级能提高生产效率，却也有着不菲的成本。据三星估计，如果要在所有8英寸晶圆厂中导入自动化运输设备，可能需要斥资超1000亿美元。 花费大笔资金改造老旧产线，能否产出与之匹配的效益?三星的这一投资计划也遭到了部分员工的质疑。不过，考虑到8英寸晶圆业务占据公司较高比例的营收，三星仍在积极推进这一行动。 物联网和汽车零部件对8英寸晶圆代工的需求越来越大，是三星积极推进产线改造的重要动力。此外，CMOS 图像感测器供不应求的情况也迫使三星积极提高产能。 目前，三星的8英寸晶圆产线大多用来生产eFlash、PMIC、面板驱动器 IC、CMOS 影像感测器、指纹辨识 IC，以及微控制器等。 针对8英寸晶圆紧缺的问题，龙头企业台积电于近日作出回应。台积电总裁魏哲家表示：此时刻将不会对客户进行涨价。

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  • 益昂半导体宣布推出Arcadium™系列高性能全硅可编程振荡器

    益昂半导体(Aeonsemi，以下简称益昂)宣布推出其Arcadium™系列高性能全硅可编程振荡器。Arcadium™振荡器是一款适用于服务器、AI处理器、网络接口、边缘计算、汽车电子以及广泛工业应用的理想时钟源。 该产品系列实现了在超宽工业温度范围内频率稳定度优于±50 ppm，能产生10 kHz至350 MHz之间任意频率且相位抖动性能达到350 fs rms的时钟信号。 据市场咨询机构联合市场研究(Allied Market Research)预测，全球振荡器市场规模在2022年将达到32亿美元。边缘计算及汽车电子应用的趋势表明，高可靠性和低成本振荡器的需求正在不断增长。当前的振荡器市场主要是由具有百年历史但有多方面技术局限的石英振荡器所垄断。 Arcadium™振荡器是基于纯CMOS工艺，利用自主创新的先进电路和补偿算法来实现高性能的相位稳定性和频率稳定性，同时相比基于石英的同类产品可提供更高的可靠性。 石英晶振需要的真空陶瓷封装基座一直以来被日系企业垄断，而Arcadium™振荡器只需要普通的塑封工艺，从而大大提高了供应链的灵活性和安全性。此外，高度灵活的频率和输出配置可以使客户大幅简化单元器件库并通过设计归一化显著提高产品研发效率。 益昂首席执行官黄云腾总结该产品特点时说道：“我们的团队通过技术创新从根本上解决了传统晶振产品在频点单一、功能固定、易高温失效、易震动失效、供货周期长等方面的局限性。跟业内其他产品不同，Arcadium™系列振荡器是基于单芯片的集成电路产品，其内部没有任何需要活动的机械部件!” 为适用于各种应用场景，Arcadium™系列有三种型号可供选择：1)AS5001——单频点振荡器;2)AS5002——多频点多配置振荡器，可通过控制引脚的方式从多达九组预烧录的配置中选择所需的输出频率及格式;3)AS5003——可编程频率振荡器，提供I2C接口灵活配置输出频率及格式并支持DCO模式。 所有产品均支持LVDS、LVPECL、HCSL、CML、CMOS和双路CMOS等输出格式，并提供与3.2 x 2.5 mm和5.0 x 3.2 mm振荡器行业标准封装兼容的6引脚封装。 客户可通过益昂官方网站订购Arcadium™系列振荡器AS5001、AS5002、AS5003工业温度级和扩展工业温度级样品。批量发货将于2020年12月开始。满足AEC-Q100的车规级产品将在近期推出。对数量达到1万片的订单参考价为：AS5001-0.69美元，AS5002-1.28美元，AS5003-2.62美元。 益昂半导体 益昂半导体(Aeonsemi, Inc.)成立于2018年8月, 是一家研发和销售高性能专业通信芯片产品的国产半导体厂商。运营总部位于南京(益昂通信技术有限公司)，为公司研发及运营主体，同时在美国硅谷设有研发中心。 益昂致力于通过在数模混合信号电路，DSP和系统设计领域的不断创新而为客户带来高价值的通信和时钟产品方案，并解决网络、计算、工业、无线基础设施和汽车领域日益严峻的信号完整性挑战，其产品在5G网络、数据中心、云计算、边缘计算、AI处理器、智能汽车、工业等领域拥有广泛的应用前景。 益昂于2020年10月推出其首款产品——Arcadium™系列高性能全硅可编程振荡器(AS5001/02/03)，这也是业界首款高性能全硅可编程振荡器，是一种可兼容替换石英晶振或MEMS振荡器的全新解决方案。 目前，AS5001、AS5002、AS5003工业温度级和扩展工业温度级样品已可订购，量产器件的生产将于2020年12月开始。

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  • 晶圆代工产能吃紧，IC设计厂商调涨10-15%

    因8英寸晶圆代工产能吃紧、报价一路扬升，且中芯国际继华为后也遭美国制裁引起连锁反应。据台媒报道，半导体涨价风已从晶圆代工吹向上游IC设计，知名触控IC厂敦泰与面板驱动IC龙头联咏相继调涨，涨幅高达10-15%，打响十月芯片涨价第一枪。 一、晶圆代工涨价风吹到IC设计，联咏调涨10-15% 报道称，此次涨价的原因，是由于晶圆代工涨价垫高IC设计厂生产成本，尤其主力在8英寸晶圆厂投片的联咏、敦泰等面板驱动IC厂感受最深。 “一般来说，先进制程在量产一段时间后，将随着生产数量和良率提升后会使成本下降，芯片价格也会跟着下降。像今年这种情况少见。”有业者分析，考虑到今年开年因为防疫需要停工停产时间较长，代工大厂产能无法满足市场需求，且居家办公又刺激个人PC需求大增，带动面板驱动IC需求大涨;再加上“华为在禁令生效前大举拉货，然后中芯也被禁，引发市场恐慌情绪，大厂到处协商产能。在今年的(多重因素叠加)形势下，晶圆代工涨价，台厂跟进TDDI涨价也不算太稀奇。”该业者指出，此次联咏、敦泰等IC设计厂商调涨芯片价格在业界少有。 报道称，面对晶圆代工涨价，终端需求又大幅增加，联咏证实已经成功涨价，调价幅度10~15%，具体涨幅依不同客户而定。联咏强调，随着晶圆代工价格调升，加上目前该公司需求还不错，会跟客户商量一同争取更多代工产能“当然这就需要付出代价*(*这里指芯片单价)”。 据悉，联咏受惠终端需求火热，第2季毛利率33.48%，税后纯益新台币25.57亿元(约人民币6亿元)，毛利率及获利均创新高;第2、3季营收连两季超出财测高标;前3季营收约新台币575亿元(约人民币134亿元)，年增20.2%。联咏方面看好第3季获利可望再创新高，在涨价与客户需求强劲下，全年纯益也将改写新高。 另一家传出成功涨价的厂商是敦泰，为知名触控IC厂商，年出货量超过2亿颗，拥有显示驱动芯片技术，其合作的晶圆代工业者包括台积电、联电与力积电等。敦泰指出，有些晶圆代工厂的制程在下半年陆续涨价，会将这部分的成本反映给客户，其中有一小部分已经开始反映。 联咏、敦泰涨价之际，也有其他IC设计公司酝酿涨价，例如知名笔电触控板和TDDI大厂义隆(ELAN MICROELE)就表示，正评估调升该公司IC报价，以反映成本，该公司的策略是希望在产能尽量满足需求的情况下，在价格方面也跟代工厂配合。 据知情人士介绍，除了晶圆代工产能满载，连封测产能也吃紧，在代工涨价又供不应求的情况下，预计供应链厂商将优先供货给能一起吸收上涨成本的客户。“这个时候抢到产能的，基本上都是有规模，只考虑满足需求的大厂，所以加价大都能接受。像财力不够或者担心库存水位的基本不会参与，只是询问或者观望。” 二、中芯遭制裁加重代工吃紧情况 本月早些时候，国际电子商情就曾报道，在中芯国际证实遭美制裁后，再次加重了代工市场产能吃紧情况，供应链传出涨价信号。据了解，最先传出涨价的晶圆代工厂商，包括联电、世界先进及茂矽。其中，仅茂矽9月表态“产能也已满载，将优先接下IC需求订单，不排除与客户协商调涨代工价格的可能。” 联电方面表示，仅强调会在追求获利与客户长期合作关系之间寻求平衡点，并称产能利用率平均达到95%以上。 而世界先进董事长方略也没有就代工价格议题做出回应，仅表示“有听说业界传出这一话题，”并称“价格调整要考量与客户的长期合作关系及产能资源。当客户下单，配合为其扩产是义务。” 更早之前传出涨价传闻的台积电在第三季度线上财报会议上否认了涨价传闻。“(我们)与客户是合作伙伴关系，不会(在这个时候)乘机涨价。”台积电魏哲家说。 据研调机构的统计，中芯国际8英寸产能占全球8英寸晶圆代工产能约10%，虽然目前其8英寸厂短期内运营未受影响，但不排除后续接单受影响的可能。 此前，由于担心中美贸易战的潜在风险，中芯国际的大客户高通传出已与台积电、台联电等代工厂就转单事宜有过洽商，希望通过“搭线”多争取一些8英寸产能，做好应对准备。不过，这一传言尚未得到关联方证实。 有业者认为，9月业内不时传出“急单涨价”的消息是让高通“主动出击”的原因之一。由于其电源管理芯片(PMIC) 近6成交由中芯国际代工，再加上华为在禁令生效之前大幅向各家供应商拉货，导致8英寸产能紧缺，继而引发其国内“友商”小米、OPPO、vivo加大备料力道，再次加重产能吃紧情况。 市场认为，中芯国际前两大客户博通、高通，为确保产品供货稳定，势必将订单转移至其他晶圆厂，而联电因与中芯国际制程相近，可望成为最大受惠者。 不过，联电近期产能已被抢光，若博通、高通决定转向联电投片，原先供应吃紧状况将更加剧，IC设计业者为抢产能势必加价，皆有助联电代工价格进一步上涨，推升获利表现。 三、传产能能见度排到明年第二季 台媒报道指出，由于晶圆代工产能吃紧，短期内仍难缓解，明年恐仍供需失衡。台媒最新报道指出，由于国际贸易形势变数犹存，IC设计业者透露，既有客户的下单策略也发生了调整：不同于以往“急单要货”的方式，既有客户也考虑晶圆代工产能吃紧情况提前下长单以确保后续供给，目前订单能见度至明年3、4月。 “以往交期大约两个月，现阶段则需要四个月左右，但即使交期延迟，总归比交不出货的情况来得好。”IC设计业者指出，目前晶圆代工产能吃紧，交期也较为延长，尤其8英寸代工产能扩张不易，还有中芯遭美方制裁干扰，供需失衡情况可能会持续到明年上半年。 四、业者观点 一名IC设计业高管表示，现在晶圆代工厂就是谈好明年会给的基本额度，目前拿到的额度虽然比今年多，但预计明年业绩成长幅度可能达不到预期。“(产能吃紧)其实也不是真的没有解决的办法，和买票一个样，一是守株待兔，耐心的等有同业耐不住性子弃单，幸运的话就能把释出的代工额度抢下来。我们今年就一直和代工厂保持紧密联系，一有同业弃单就去碰运气，就靠这个笨办法大概多拿下三到四成代工产能。” “第二个代价可能会高一些，但相对容易实现，就是把需求分散到多家晶圆代工厂进行代工，行业周知，订单分散意味着分到各个厂的数量减少同时单价也将提高，但现在是特殊情况也就特殊处理了。不过在用这个办法之前，最好先看看各个厂的代工质量如何。” 一名行业人士表示，受到美中贸易战和全球性新冠疫情的影响，现阶段客户端确实有重复下单的现象，预计若全球疫情逐渐平复后，供需失衡的情况可能会缓和大半。“另一方面，美中争端部分变数大，事实上在中芯证实被制裁之后，业界猜测更多，都在猜测美方下一个目标是谁。现在有一些公司已经开始在内部评估供应商后续是否可能受到制裁，并商讨后续应对之策。” 他表示，被视为反制美方无理打压中国企业正常经营发展权利的反制措施，我国《出口管制法》已经在周六全国人大代表常委会会议上三省决议通过。“预计生效后，形式也会缓和许多。” 据悉，《出口管制法》共五章49条，从管制政策、出口管制范围和清单、临时和全面管制，出口经营资格和出口许可制度，最终用户和最终用途管理，域外适用和对等采取措施等内容，于2020年12月1日起正式施行。

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  • 分析师：三星虽能从台积电手中夺走部分市占率，但过程十分困难

    据台媒报道，三星电子如今正在积极投资扩大代工业务，表示要在2030年前超越台积电成为代工业的领头羊。分析师认为，三星目标虽然在短期内无法实现，但是有望从台积电手中夺得部分市占率。 Objective Analysis分析师Jim Handy表示，三星电子就像是一台缓慢移动的压路机，每个人都确切的去向，唯一的选择就是让路。 如今，这台压路机的目标是台积电，预计三星将能从台积电手中夺走部分市占率，但是过程将会十分困难，并需要砸下大量投资。 目前，三星电子在晶圆代工业务市场中排名第二，仍落后于台积电。 根据市场研究机构 TrendForce的数据，预计今年第三季三星在全球晶圆代工市场中市占率为17.4%，而位列第一的台积电市占率则预期为53.9%。 Jim Handy坦言，三星很难在短时间内赶上台积电。 他表示，台积电是一家运营十分出色的公司，先进工艺制程技术获利良好，足以与任何通过旧工艺制程生产的企业竞争，同时还有足够的资金来投资未来技术。 不过，Jim Handy也表示，三星资金筹集方面具有相对优势，因为该公司是一家企业集团，能够通过其他业务部门的获利来进行投资，像是智能手机和内存芯片部门，意味着三星的资本支出有望高于台积电，三星也将借此来夺取台积电的市占。 至于何时能实现目标，Handy 认为，主要将取决于三星要投下多少资金。

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  • 国产IGBT的机遇与风险

    随着全球制造业向中国的转移，我国功率半导体市场占世界市场的50%以上，是全球最大的IGBT市场。但IGBT产品严重依赖进口，在中高端领域更是90%以上的IGBT器件依赖进口，IGBT国产化需求已是刻不容缓。 一、技术差距缩小+成本优势凸显成趋势 从全产业链看，IGBT的前期资本开支大，中期制造良品率重要，后面市场开拓需要培育，壁垒极高。 量产经验与装车量方面，英飞凌等海外巨头量产经验丰富，国内市场比亚迪凭借自身品牌电动车稳定应用场景具备独有优势。 自第六代技术以后，各大厂商开始将精力转移到IGBT封装上。在IGBT封装材料方面，日本在全球遥遥领先，德国和美国处于跟随态势，我国的材料科学则相对落后。 伴随国内企业8寸晶圆产线先后投产，良率逐步提升，国产IGBT有望较此前采购英飞凌等巨头晶圆价格大幅下降。 二、国内企业在IGBT布局进入加速模式 国内厂商发展具有自身优势，从需求端讲，中国功率半导体需求量世界第一;从供给端讲，自主可控是发展趋势。 今年4月底，比亚迪IGBT项目已在长沙开工建设，该项目建成后可年产25万片8英寸新能源汽车电子芯，可满足年装车50万辆的产能需求。 此外，其他厂商也在加快IGBT的产能建设，斯达半导新能源汽车用IGBT模块扩产项目投产后可年产120万个新能源汽车用IGBT模块。 中车时代电气已完成第一条投资10亿元的IGBT生产线产能释放，第二条投资35亿元的生产线预计2020年底开始试生产，产值可达40-50亿元。 华虹半导体7月31日宣布，其8+12英寸大功率半导体产线将全面发力，积极承接IGBT代工业务。 赛晶电力电子一期产能将于2021年初建成投产，计划不晚于2024年形成200万件IGBT模块产能。 华润微发布的2020年半年度报告显示，公司目前在研项目共13项，其中包括IGBT产品设计及工艺技术研发。 三、IGBT技术与壁垒成攻坚难点 IGBT制造难度大，具有极高的技术壁垒，中国功率半导体市场约占世界市场份额50%，但是中高端的MOSFET、IGBT主流器件市场基本被欧美、日本企业垄断。 国内IGBT技术(芯片设计、晶圆制造、模块封装)目前均处于起步阶段。国内IGBT企业在研发与制造工艺上与世界先进水平差距较大。 因此，行业内的后来者往往需要经历一段较长的技术摸索和积累，才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。 高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上，技术壁垒较强; 而IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度，因此英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有天然的市场优势，这让国内厂商的发展再失一个机会。 加上IGBT行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难，国内企业在产业化的进程中始终进展缓慢。 IGBT模块是下游产品中的关键部件，其性能表现、稳定性和可靠性对下游客户来说至关重要，因此认证周期较长，替换成本高。 因此，新进入本行业者即使研发生产出IGBT产品，也需要耗费较长时间才能赢得客户的认可。 四、国内产能无法实现供求平衡 但是相比于国内暴增的IGBT市场需求，国内IGBT市场的产量却无法与之实现供求平衡。 除了供需无法平衡，现有产量无法满足火热的市场需求以外，技术也是国产IGBT的另一大硬伤。 随着轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域的加速发展，国内IGBT需求迎来爆发，近几年国内IGBT市场规模呈加速增长趋势。 电动乘用车依据配置不同，IGBT单车价值量高达1000-5000元，2020年全球空间接近百亿元，伴随全球电动车产销快速增长，预计行业2025年空间有望达370亿，CAGR约+30%。 新能源汽车补贴退坡，电驱企业与主机厂面临降本压力，国产IGBT价格优势明显。 面对IGBT需求大增，行业内公司产能扩大及时：比亚迪开放车规级IGBT产品闭环供应链，建设长沙比亚迪IGBT4.0工厂，以满足公司外供IGBT的需求。 五、进口依赖短期难动摇 逆变器，变流器以及其它光伏、风电技术装置均离不开IGBT器件，近年来，虽然光伏发电、风力发电迈向国际前沿，产业链整体国产化，但其核心功率器件IGBT仍是依赖进口，依存度达90%。 尽管后来变流器开始国产化，但核心器件IGBT仍是以进口为主，以德国、日本居多。 对于风电行业来讲，国产IGBT发展需要一个培养期。不能等到国产产品成熟了，我们才开始使用它，否则不利于国产IGBT的成长。 IGBT作为电动化核心部件，进入壁垒高，目前国产化率低，供应长期被欧美日企业垄断。随着IGBT技术趋势成熟，国内企业快速发展，已经逐步批量应用于电动车，长期有望逐步实现国产替代。

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  • 可穿戴医疗保健产品的可靠性

    可穿戴医疗保健产品的应用已从运动跟踪扩展到血氧水平、血糖水平、体温等的持续监测。而超低功耗模拟人体传感器、数字微控制器以及创新电源和电池管理电路的开发等技术都在推动可穿戴设备的增长。 在临床环境中，可穿戴产品可以采集监测到几乎所有人体信号，且高精度低价格。 根据市场研究公司IHS的分析，2019年全球可穿戴产品的出货量超过2亿件，在六年的时间内翻了一番。 尽管如此，在可穿戴设备根植到更多人的日常生活中之前，仍必须解决与可靠性和准确性相关的许多问题。这些设备必须高度可靠，因为读数可能用于生活方式调整或作为疾病的预警信号。为此，设计的生物传感器必须能够克服恶劣环境、汗水、运动和环境光等因素带来的测量挑战。 优异的连接性 任何可穿戴设备的关键要求是连接性。无缝无线连接已成为当今可穿戴设备的必备项之一。无线传输允许将数据传输到更大的显示屏或远程数据收集设备。低功耗蓝牙(BLE)是适合这一用途的新兴标准。此外，近场通信(NFC)提供有限范围内的无线连接，非常适合短内容传输，例如配置信息和记录数据检索等。 例如，在开发一种产品(如新款健身手环)时，工程师需要考虑需要传输多少数据、传输的频繁度以及传输范围。如果需要传输的数据量达到兆字节，则设计人员可能会考虑使用传统蓝牙或Wi-Fi。 范围是另一个决定因素。BLE通常可以在30米视线范围内通信。此外，使用场景因素也有影响，例如设备是否与智能手机通信，以将数据转发到云以进行分析。 能够承受考验 许多可穿戴系统设计用于在运动和其他高强度活动中配戴。耐用性是相对的;救生设备与自行车运动员所配戴的运动监测设备的要求不同。 真实条件下的可靠性意味着能够应对电子设备通常不需要处于其中的环境。这些组件包括用于多参数监测的低功耗模拟前端(AFE)解决方案以及嵌入式模拟部件，例如运算放大器、电流感应放大器、滤波器、数据转换器等，所有这些都是将真实信号连接到数字系统所必需的。 特别是身体传感器的电输出幅度非常低，以毫伏和微伏计。这样，许多适用于可穿戴健康应用的传感器与单个晶片或封装内的放大和转换电路相结合，以输出更高电平的模拟信号或串行数字信号。 示例：处理闪烁问题 光电容积脉搏波(PPG)是一种简单且廉价的光学测量方法，通常用于心率监测和脉搏血氧(一种用于测量血液中氧气含量水平的测试)读数。PPG是一种非侵入性技术，在皮肤表面使用光源和光电探测器来测量血液循环的体积变化。 遗憾的是，光学传感器在使用中会也接收环境光。由于室内照明通常包含闪烁，可能会干扰PPG信号，因此尤其麻烦。根据全球地区差异，室内灯光可能会以50Hz或60Hz的基本频率闪烁。该频率接近于PPG信号的采样频率。如果不进行校正，环境闪烁会对每个样本产生不同的偏置。 图1：可穿戴PPG电路的主要任务是在节省功率的同时获得最大信噪比(SNR)(来源：美信) 为了抵消这些影响，目前高级的PPGIC采用了智能信号路径技术。算法也变得越来越复杂。因此，设计人员现在能够以各种形式使用PPG，包括耳塞、戒指、项链、头带和臂带、手环、手表和智能手机。 无论哪种形式，可穿戴传感器都必须能够可靠地运行，同时克服常见噪声和误差源的影响。PPG传感器的环境噪声通常分为两大类：光学噪声和生理噪声。 光学噪声是指传感器监测到的光路变化特性与所观察到的血液量光吸收无关。同样，生理变化可能会改变组织中的血流量和体积，从而改变PPG信号。 MaximMAX30112手腕型应用心率检测解决方案具有专为减弱各种50Hz/60Hz闪烁成分而设计的先进相关采样技术，可以减轻闪烁对PPG信号的破坏作用。它以1.8V主电源电压运行，并带有独立的3.1V至5.25VLED驱动器电源。该器件支持标准的I2C兼容接口，并通过其软件提供接近零待机电流的关机模式，从而使电源轨始终保持供电。 图2：MaximMAX30112.的简化框图(来源：美信) 节省时间的工具 可穿戴医疗设备是执行特定生物医学功能的自主、无创性系统。这些设备跟踪心跳、体温、血氧和心电(ECG)信号。传感器对某种物理输入做出反应，并通过生成信号(通常为电压或电流形式)进行回应。此信号经过整理与修正以使其更易于读取，以合理的速率采样，然后转换为处理器可读的信号。 要满足所有这些要求，构建可穿戴医疗保健产品可能既具有挑战又耗费时间。 幸运的是，诸如美信的HealthSensorPlatform2.0之类的工具为腕戴式可穿戴设备提供了监测心电信号、心率和体温的功能，从而可节省数月的开发时间。

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  • 第三代半导体碳化硅的国产化

    碳化硅(SiC)，与氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)等一起，属于第三代半导体。碳化硅等第三代半导体具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能。 因此第三代半导体材料制造的电力或电子元件，体积更小、传输速度更快、可靠性更高，耗能更低，最高可以降低50%以上的能量损失，积减小75%左右。特别重要的是，第三代半导体可以在更高的温度、电压和频率下工作。 因此，碳化硅等第三代半导体，在半导体照明光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器件、太阳能电池和生物传感器等其他器件等方面展现出巨大的潜力。在军用方面，SiC主要用于大功率高频功率器件。 碳化硅半导体的生产步骤包括单晶生长、外延层生长以及器件/芯片制造，分别对应衬底、外延和器件/芯片。后文会围绕这三个方面，对碳化硅产业的国产化发展进行讨论。 对应碳化硅的衬底的2种类型，即导电型碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底。在导电型碳化硅衬底上，生长碳化硅外延层，可以制得碳化硅外延片，进一步制成功率器件，主要应用于新能源汽车等领域;在半绝缘型碳化硅衬底上，生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G通讯等领域。 一、碳化硅衬底 碳化硅衬底生产的国外核心企业，主要是美国CREE，美国 II-VI，和日本昭和电工，三者合计占据75%以上的市场。技术上，正在从 4 英寸衬底向 6 英寸过渡，8 英寸硅基衬底在研。 国内的生产商主要是天科合达、山东天岳、河北同光晶体、世纪金光、中电集团2所等。国内碳化硅衬底以3-4英寸为主，天科合达的4英寸衬底已达到世界先进水平。2019 国内主要企业导电型SiC衬底折合4英寸产能约为50万片/年，半绝缘SiC衬底折合4英寸产能约为寸产能约为20万片/年。其中，中电科2所于2018年在国内率先完成4英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底材料的工程化，到2020年，其山西碳化硅材料产业基地已经实现SiC的4英寸晶片的大批量产。 国内6英寸衬底研发也已经陆续获得突破，进入初步工程化准备和小批量产的阶段： 2017年，山东天岳自主开发了全新的高纯半绝缘衬底材料，其4H导电型碳化硅衬底材料产品已经达到6英寸，还自主开发了6英寸N型(导电型)碳化硅衬底材料。 2018年，中电科2所也完成了6英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底的研发。 同样在2018年，天科合达研制出6英寸碳化硅晶圆。此外，河北同光也在近年研发成功了6英寸碳化硅衬底。 2018年12月19日，三安集成宣布已完成了商业版本的6英寸碳化硅晶圆制造技术的全部工艺鉴定试验。并将其加入到代工服务组合中。 2020年07月19，三安光电在长沙的第三代半导体项目开工，主要用于研发、生产及销售6英寸SIC导电衬底、4吋半绝缘衬底、SIC二极管外延、SiC MOSFET外延、SIC二极管外延芯片、SiC MOSFET芯片、碳化硅器件封装二极管、碳化硅器件封装MOSFET。 2017年7月，中科节能与青岛莱西市、国宏中晶签订合作协议，投资建设碳化硅长晶生产线项目。该项目总投资10亿元，项目分两期建设，一期投资约5亿元，预计2019年6月建成投产，建成后可年产5万片4英寸N型(导电型)碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片;二期投资约5亿元，建成后可年产5万片6英寸N型(导电型)碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片。 从上述消息看，国内6英寸的半绝缘型和导电型衬底都已经有了技术基础，至少四家在未来几年可以启动工程化和大规模批产了，如果速度够快，将基本追平发达国家的商业化速度。 最让人关注的，是2020年10月6日发布的消息，山西烁科的碳化硅8英寸衬底片研发成功，即将进入工程化。今后，我国将形成4英寸为主体，6英寸为骨干，8英寸为后继的碳化硅衬底发展局面，将基本追平发达国家的技术研发速度。值得注意的是，山西烁科的第一大持股人是中电科半导体，持股63.75%，第四大持股人是中电科5所，持股9.54%。因此属于国家队的研发和产业化机构。 二、碳化硅外延片 碳化硅外延片生产的国外核心企业，主要以美国的Cree、 DowCorning、II-VI、日本的罗姆、三菱电机，德国的Infineon 等为主。其中，美国公司就占据全球70-80%的份额。技术上也在向6英寸为主的方向过渡。 国内碳化硅外延片的生产商，主要瀚天天成、东莞天域、国民技术子公司国民天成、世纪金光，以及国字号的中电科13所和55所。目前国内外延片也是以提供4英寸的产品为主，并开始提供6英寸外延片。2019 SiC外延片折算6英寸产能约为20万片/年。 这其中，最重要的是瀚天天成公司。该公司已经形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线，并满足600V、1200V、1700V器件制作的需求。2014年5月29日，瀚天天成首批产业化的6英寸碳化硅外延晶片在厦门火炬高新区投产，并交付第一笔商业订单产品，成为国内首家提供的商业化6英寸碳化硅外延晶片。 东莞天域公司则在2012年就实现了年产超2万片3英寸、4英寸碳化硅外延晶片的产业化能力，目前也可提供6英寸碳化硅外延晶片。 国民技术在2017年8月15日发布公告，投资监理成都国民天成化合物半导体有限公司，建设和运营6英寸第二代和第三代半导体集成电路外延片项目，项目首期投资4.5亿元。 三、碳化硅器件 碳化硅器件生产的国外核心企业，是市占率18.5%的美国英飞凌Infineon，和以安森美领衔的第二梯队，包含意法半导体、三菱电机、东芝、威世半导体、富士电机、瑞萨科技、罗姆、赛米控等美日欧大型半导体IDM企业。国际上600-1700V SiC SBD、MOSFET 已经实现产业化，主流产品耐压水平在1200V以下。 随后是台系和陆系企业如，陆系如IDM企业杨杰电子、、苏州能讯高能半导体、株洲中车时代、中电科55所、中电科13所、泰科天润、世纪金光;Fabless有上海瞻芯、瑞能半导体，Foundry有三安光电;模组方面，的嘉兴斯达、河南森源、常州武进科华、中车时代电气，等等。 在器件的产线技术水平上，中车时代、世纪金光、全球能源互联网研究院、中电55所的6英寸SiC功率器件线已经启动，国内已有四条6英寸SiC中试线相继投入使用。其中，中车时代6寸SiC SBD、PiN、MOSFET等器件的研发与制造，都做得有声有色。 2016年12月，芯光润泽第三代半导体碳化硅功率模块产业化项目正式开工建设。2018年9月，芯光润泽的国内首条碳化硅 IPM器件产线厦门正式投产 深圳基本依靠独有的3D SiCTM技术，基本半导体碳化硅功率器件性能达到国际先进水平，可广泛应用于新能源发电、新能源汽车、轨道交通和智能电网等领域。 扬杰科技的器件产品包括功率二极管、整流桥、肖特基二极管和MOSFET。其4英寸线已经扩产一倍，6英寸线产线2018年底满产。同时公司战略布局8寸线IGBT芯片和IPM模块业务等高利润产品，多产品线协同发展助力公司提升在功率器件市场份额。 2018年5月，上海瞻芯制造的第一片国产6英寸碳化硅MOSFET器件晶圆面世。晶圆级测试结果表明，各项电学参数达到预期。(注：日前他们正式发布了) 在碳化硅器件的技术水平上，国内企业相对集中于基础二极管及中低压器件等低端领域，在对器件性能、可靠性要求较高的高端产品市场渗透率相对较低。 高压器件方面的国产化，最近也开始出现一些好消息。 比如：泰科天润的碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET和碳化硅模块等，其中600V/5A-50A、1200V/5A-50A和1700V/10A等系列的碳化硅肖特基二极管产品已投入批量生产。此外，泰科天润已建成国内第一条碳化硅器件生产线，SBD产品覆盖600V-3300V的电压范围。也是高压产品的可喜突破。 另外，2020年华润微也向市场发布了其第一代SiC工业级肖特基二极管(1200V、650V)系列产品，算是我国在高压器件国产化方面的一个示例。 最后补充一点。上面是三个方面分别介绍的。实际上，国内能从衬底-外延片和器件三个方面做全流程布局的企业，以三安光电和世纪金光这两家为代表。当然，如果将国字号的所有院所企业合起来，也可以算是第三家全流程布局的企业。 四、碳化硅生产设备 与二代半导体类似，我国碳化硅生产设备也大量来自进口美欧日的产品。比如，外延片生产国内第一的瀚天天成公司，碳化硅外延晶片生长炉和各种进口高端检测设备都是引进德国Aixtron公司的，外延生长技术已达到国际先进水平的东莞天域公司，其核心的四台SiC-CVD及配套检测设备也都是进口产品。 碳化硅的设备国产化在这两年也有一些进展。 比如用于衬底生产的单晶生长设备——硅长晶炉：2019年11月26日，露笑科技与中科钢研、国宏中宇签署合作协议，依托中科钢研及国宏中宇在碳化硅晶体材料生长工艺技术方面已经取得的与持续产出的研发成果，结合露笑科技的真空晶体生长设备设计技术及丰富的装备制造技术与经验，共同研发适用于中科钢研工艺技术要求的4英寸、6英寸、8英寸乃至更大尺寸级别的碳化硅长晶设备，目前首批2台套升华法碳化硅长晶炉已经完成设备性能验收交付使用。 2020年2月28日，中国电科(山西)碳化硅材料产业基地在山西转型综合改革示范区正式投产，第一批设备正式启动。据报道，基地一期项目可容纳600台碳化硅单晶生长炉，项目建成后将具备年产10万片4-6英寸N型(导电型)碳化硅单晶晶片、5万片4-6英寸高纯半绝缘型碳化硅单晶晶片的生产能力。 再如碳化硅外延片生产设备——硅外延炉： 晶盛机电研发的6英寸碳化硅外延设备，兼容4寸和6寸碳化硅外延生长。在客户处4寸工艺验证通过，正在进行6寸工艺验证。该设备为单片式设备，沉积速度达到50um/min，厚度均匀性<1%，浓度均匀性<1.5%，应用于新能源汽车、电力电子、微波射频等领域。公司开发的碳化硅外延设备。更好的消息失，其研发的8英寸硅外延炉已通过部分客户产品性能测试，技术验证通过，具有外延层厚度均匀性和电阻率均匀性高的特点，各项技术指标达到进口设备同等水平，具备批量生产基础。 五、小结和展望 碳化硅领域，特别是碳化硅的高端(高压高功率场景)器件领域，基本上仍掌握在西方国家手里，SiC产业呈现美、日、欧三足鼎立的竞争格局，前五大厂商份额约90%。CREE、英飞凌和罗姆，呈现出寡头垄断式的市占率。 我国在碳化硅领域，过去一直呈现较大的救赎代差，落后国际水平5-8年左右。但是，从2018年之后的3年里，呈现出加速追赶的态势。 衬底方面，4家厂商研发成功6英寸产品并启动了工业化生产，8英寸衬底初步研发成功。与国外的差距缩小到半代，大概3-4年左右。 外延片方面，进展稍慢。6英寸产品出现在市场上，但8英寸产品的研发成功尚未见到公开报道。本土外延片的第一厂商瀚天天成公司，是与美国合资的，自主可控能力依然有一定的不确定性。 器件方面，特别是高压高频高功率器件方面，我们的差距仍然较大。1700伏以上的本土产品凤毛麟角，依然有很多路要赶。 设备方面：碳化硅生产的高端设备，基本掌握在欧美手中。国内核心设备正在加紧国产化。但检测设备与国内其他行业的同类产品一样，是非常大的短板。 第三代半导体的国产化比第二代半导体要稍微乐观一些： 首先，碳化硅和第三代半导体，从总体上来说，在技术上和市场上并未完全成熟。 从技术上说，大量工艺问题和材料问题仍然亟待业内解决。碳化硅晶片存在微管缺陷密度。外延片的生长速率较低，工艺效率低相比二代硅材料很低。掺杂工艺有特殊要求，工艺参数都还需要优化。碳化硅本身耐高温，但配套材料比如电极材料、焊料、外壳、绝缘材料的耐温程度还需要提高。 从商业化成本上来说，上游晶圆制造方面，厚度只有0.5毫米的碳化硅三代半导体6英寸晶圆，市场售价2000美元。而12吋的二代硅晶圆的平均单价在110美元。而下游器件市场上，碳化硅器件的市场价格，约为硅材料制造的5到6倍。业内普遍认为，碳化硅器件的价格只有不高于硅器件的2倍，才有可能具有真正的市场竞争优势。 因此，碳化硅和第三代半导体，在整个行业范围内仍然是在探索过程中发展，远未达到能够大规模替代第二代半导体的成熟产业地步，潜在市场的荒原依然巨大。 其次，我国是碳化硅最大的应用市场。 LED照明、高压电力传输、家电领域、5G通信、新能源汽车，这些碳化硅和其他三代半导体的核心应用场景，都以我国作为最大主场。 全球生产的碳化硅器件，50%左右就在我国消耗。有市场，有应用场景，就有技术创新的最大原动力和资本市场的投资机会。有最大工业制造业的规模，有国家产业政策的适度引导，碳化硅的产业发展就有成功的基础和追赶的希望。

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  • 四种晶圆级封装技术

    几十年来，封装半导体集成电路的规范方式是单个单元从晶片中切割后再进行封装的工艺。然而，这种方法不被主要半导体制造商认可，主要是因为高制造成本以及今天的模块的射频成分在增加。 因此，晶圆级封装(WLP)的出现带来了低成本封装开发的范式转变。WLP是一种在切割晶圆封装器件之前的晶圆级封装技术。使用标准工具和工艺，WLP作为晶圆制造过程的扩展。最终，制造的WLPdie将在芯片表面上有金属化垫，并在切割晶圆之前在每个垫上沉积焊锡点。 这反过来又使WLP与传统的PCB组装工艺兼容，并允许对晶圆本身进行器件测试。因此，这是一个相对较低的成本和效率的工艺，特别是当晶圆尺寸增加而芯片die在收缩时。 晶圆的尺寸在过去几十年中一直在增加，从直径4、6、8英寸增加到12英寸。这导致每个晶圆die的数量增加，从而降低了制造成本。 在电气性能方面，WLP优于其他封装技术，从某种意义上说，一旦WLP器件集成在密集的RF模块中，它就会导致EM寄生耦合显著减少，因为器件和PCB之间的互连相对较短，而不像在某些类型的CSP技术中使用线键合互连。 WLP芯片倒装(flip-chip)技术 倒装(flip-chip)芯片技术也被称为控制塌陷芯片连接(C4，controlledcollapsechipconnection)，是IBM在20世纪60年代开发的芯片组装技术之一。 虽然基于导线键合的封装技术在硬件建成后为实验室调试提供了自由的电感能力方面更加灵活，而且还提供良好的热导特性，但使用倒装芯片封装技术使用焊锡凸起使基板和芯片之间的电气连接提供了相对尺寸减小、减少延迟以及在其输入和输出引脚方面实现更好地隔离。 图1说明了芯片die在基板上的基本结构，在芯片表面生长的Cu柱顶部有焊锡球。焊点通常由填充模化合物封装，为焊点提供机械支撑。 图1、倒装(flip-chip)芯片的基本结构示例 WLP芯片级封装 芯片级封装CSP(chipscalepackaging)是微电子和半导体工业中最常用的封装方法之一。 虽然有几种类型的CSP技术已经可供微芯片制造商使用，但新的类型继续出现，以满足对支持新功能和新的特定应用的产品的需求。这些包装要求可能因所需的可靠性水平、成本、附加功能和整体尺寸而不同。 顾名思义，CSP的封装尺寸与芯片die尺寸大致相同，这是其主要优点之一。通过采用WLP制造工艺，CSP正在不断发展，以实现最小可能的封装-die之间的尺寸比。 如图2所示，CSP在封装下的球栅阵列(BGA)风格允许有几个互连，同时简化PCB路由，提高PCB组装产量，降低制造成本。 图2、芯片级封装CSP(chipscalepackaging)的基本结构示例 其它的封装技术 还有几种其它的集成电路封装形式，允许无缝集成到应用定制的模块封装中。 四平封装(QFP，Quadflatpackage)是最早的表面贴装IC封装技术之一，其中封装的结构是由四个侧面组成的，具有扩展的互连引线，如图3(a)所示。 凸起的引线连接到封装框架上，在引线和芯片die金属之间形成一个金属-绝缘体-金属(MIM，metal-insulator-metal)型的电容，可以作为匹配元件。 该技术适用于毫米大小的IC，其中封装的外围引脚数量可以达到100多个引脚。这种类型的封装还存在几种衍生物，它们取决于所使用的材料，如陶瓷四扁封装(CQFP，ceramicquadflatpack)、薄四扁封装(TQFP，thinquadflatpack)、塑料四扁封装(PQFP，plasticquadflatpack)以及金属四扁封装(MQFP，metalquadflatpack)。 图3(b)所示的四平无引线(QFN，Quadflatnolead)是由平面铜引线框架和用作散热器的热传播垫的塑料封装形成的几种表面安装封装技术之一。键合线(Wirebonding)也可以用于互连，而且由于键合线不仅是导体，而且是电感，它们通常会影响在这项封装技术下器件的性能，除非它被视为整个设计的一部分。 虽然QFN是由四个侧面组成的互连，但双平面无引线(DFN)也已经出现，并组成互连平面引线的两侧。 图3、集成电路封装技术：(a)四平封装和(b)四平无引脚封装 然而，我们刚才讨论的所有封装技术都不适用于当代微电子SoP和SiP。 它们的使用在20世纪90年代超大规模集成电路革命期间蓬勃发展，随着更紧凑和更密集的晶圆级封装技术的出现而逐渐被淘汰。在过去几十年中，芯片和模块封装技术的发展主要是由引脚计数需求的增加所驱动的，并见证了功能、组件密度和集成水平的巨大提高。 图4显示了自1970年以来集成电路封装的演变，其中双内联封装(DIP，dualinlinepackages)开始在电子IC行业发挥作用，然后出现了更多引脚的IC，如QFP，甚至更高的引脚计数技术，如引脚网格阵列(PGA，pingridarray)以及倒装芯片球网格阵列(FCBGA，flip-chipballgridarray)等。

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  • 无锡“芯”项目将成为构造集成电路“芯”版图的新亮点

    10月17日，在无锡惠山经济开发区举行了第三代新型半导体产业推介大会。在推介大会上，有6个“芯”项目集中签约，总投资达138.5亿元;其中，固立得UV芯片项目总投资达100亿元，摩尔精英“两芯三云”创新服务平台项目总投资15亿元，半导体先进封装等项目总投资10亿元。 而这些新投资建设项目，将成为无锡构造集成电路“芯”版图的新亮点。集成电路是无锡的一张产业名片。早在上世纪80年代，无锡就被确定为国家微电子工业南方基地，全国第一块超大规模集成电路诞生在无锡。 目前，集聚了华虹半导体、华润微电子、SK海力士半导体、长电科技、宜兴中环等在内的200多家企业，涵盖集成电路设计、制造、封装测试、装备与材料等各领域，基本构造起了一张集成电路“芯”版图。 今年，随着我国以AI、5G等新兴数字化技术为基础的新基建项目的启动实施，无锡出台《关于进一步深化现代产业发展政策的意见》等一揽子产业激励政策，进一步加速布局2000亿的集成电路产业规模，致力打造成为国际国内顶尖的集成电路产业新高地、投资新热土、行业新地标。 无锡惠山经济开发区是长三角地区产业特色鲜明、 经济发展活跃、开放程度高、创新能力强的区域之一。尤其在发展新一代信息产业上，有着扎实的基础和完善的配套条件。 如何下好融合发展的“先手棋”，培育经济发展新动能? 无锡惠山区委常委、开发区管委会主任曹文彬说：“我区突破惯性思维，瞄准新一代信息技术，以惠山软件园为主要载体，搭建高端交流与合作平台，深度对接国内外资源，加大科技、人才、项目和资本引进力度，全力助推半导体产业往高精尖方向迭代，逐步完善集成电路产业链，差异化构筑惠山半导体产业发展新优势。” 摩尔精英董事长兼CEO张竞扬透露，“两芯三云”创新服务平台，将以“芯片设计云、供应链云、人才云”三大业务板块，打通人才、设计和制造供应链管理的各个关键环节，重点打造成为半导体产业链研发和供应链资源整合平台，有效提高芯片设计整体研发效率、缩短研发周期并降低成本和风险，为产业转型升级、创新发展提供新的动能。

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  • 下一代IC封装技术中的常见技术

    先进的集成电路封装正在迅速发展，其技术是“超越摩尔定律”上突出的技术亮点。在每个节点上，芯片微缩将变得越来越困难，越来越昂贵，工程师们想到将多个芯片放入先进的封装中，以其作为芯片缩放的替代方案。 首先，让我们了解高级IC封装中不断出现的基本术语。以下是在下一代IC封装技术中使用的10个最常见的术语的简要概述: 1、2.5 D封装 在2.5D的封装中，模具被堆放或并排放置在一个隔片的顶部，基于硅通孔(TSV)。基座是一个交互器，提供芯片之间的连接。作为传统2D IC封装技术的一个增量步骤，2.5D封装使更细的线条和空间成为可能。 2.5D封装通常用于ASIC、FPGA、GPU和内存立方体。2008年，Xilinx将其大型FPGA划分为4个更小、产量更高的芯片，并将这些芯片连接到一个硅接口上。2.5D封装就此诞生，并最终在高带宽内存(HBM)处理器集成中流行起来。 2、3D堆叠封装 在3D IC封装中，逻辑模块堆叠在内存模块上，而不是创建一个大型的系统片上(SoC)，并且模块通过一个主动交互器连接。与2.5D封装通过导电凸起或TSV将组件堆叠在交互器上不同，3D封装采用多层硅晶片与使用TSV的组件一起嵌入。 TSV是2.5D和3D集成电路封装技术中的关键实现技术。半导体行业一直在使用HBM技术将DRAM封装在3D IC中。 Cu TSV在Si芯片间垂直互连的使用 Intel的Lakefield的FOVEROS是3D封装典型例子，他们把硅片有逻辑的叠加在一起，也兼容常见的PoP封装内存，此外还有Co-EMIB，彻底混合EMIB和FOVEROS。 3、Chiplet Chiplet是另一种3D IC封装形式，可使CMOS设备与非CMOS设备实现异构集成。换句话说，它们是更小的SoC，中文的意思就是小芯片。这是将复杂功能进行分解，然后开发出多种具有单一特定功能，可相互进行模块化组装的“小芯片”，如实现数据存储、计算、信号处理、数据流管理等功能，并最终以此为基础，建立一个“小芯片”的芯片网络。 这分解芯片的想法可以提高产量和比单片模具更低的成本。Chiplets允许设计者利用各种各样的IP而不必考虑它们是在哪个节点或技术上制造;它们可以在硅、玻璃和层压板等多种材料上建造。 4、Fan-Out扇出封装 Fan-Out封装是使用环氧模具复合材料完全嵌入模具，这样就省去了晶片碰撞、熔炼、倒装芯片组装、清洗、下填分配和固化等工艺流程。扇出封装的连接在芯片表面呈扇形展开，以方便更多的外部I/O。这反过来又消除了对交互器的需求，并简化了异构集成的实现。 Fan-Out技术提供了一个比其他封装类型具有更多I/O的小尺寸封装。2016年，iPhone7上的16nm A10处理器和天线开关模组使用了扇出晶圆级封装(Fan-out Wafer Level Packaging，简称FoWLP)技术，取代了传统PCB，从而一举成为科技明星。而A10的制造商台积电是FoWLP技术的领先者。在台积电内部，他们把FoWLP称作InFoWLP，其中In代表integrated，也就是集成的意思。 5、扇出型晶圆级封装(FOWLP) 扇出型晶圆级封装是一大改进，为晶圆模提供了更多的外部接触空间。将芯片嵌入环氧模塑料内，然后在晶片表面制造高密度重分布层(RDL)和焊料球，形成重组晶片。 通常，它首先将前端处理的晶圆片分割成单个晶圆片，然后将晶圆片在载体结构上分隔开，填充间隙以形成再生晶圆片。FOWLP在封装和应用板之间提供了大量的连接。此外，基板本质上比模具大，所以模具间距更宽松。 硅胶倒装芯片嵌入到玻璃衬底中，然后RDL在芯片上扇动，形成一个贯穿玻璃的通道 6、异构集成 将单独制造的组件集成到更高级别的组装中的方式，使得功能和操作特性都会得到提升。它使半导体器件制造商能够将来自不同制造工艺流程的功能部件组合成一个单一的复合器件。 为何要用异构集成? 1.研发成本越来越高 芯片行业是典型的人才密集和资金密集型高风险产业，如果没有大量用户摊薄费用，芯片成本将直线上升。华为曾向媒体透露7nm的麒麟980研发费用远超业界预估的5亿美元，紫光展锐的一名工作人员则对记者表示，5G Modem研发费用在上亿美元，光流片就相当费钱，还有团队的持续投入，累计参与项目的工程师有上千人。 2. 设计成本也不断上涨，每一代至少增加30~50%的设计成本 业界人士指出：此前迭代无需考虑新工艺问题，只需了解65nm比90nm小多少，可以直接把90nm上的设计拿到65nm工艺上，重新设计一下马上就能做，整个过程一年半载即可完成。但现在7nm和16nm有很多不一样的地方，不能把16nm的设计直接放到7nm上，从架构到设计到后端都要做很多改变。 异构集成类似于封装内系统集成(SiP);主要指将多个单独制造的部件封装到一个芯片上，而不是在单个衬底上集成多个基片。这增强了功能性，可以对采用不同工艺、不同功能、不同制造商制造的组件进行封装。通过这一技术，工程师可以像搭积木一样，在芯片库里将不同工艺的小芯片组装在一起。异构集成背后的总体思想是将在系统级别上变化的多个组件组合到同一个封装中。 不过，异构集成在延续摩尔定律的同时也面临可靠性、散热、测试难度等多方面的挑战。 7、高带宽存储器(HBM) 如今，GDDR5经过这么多年的发展已然来到了一个瓶颈，光靠频率提升来提供更大的显存位宽已经没有太大空间，而这势必会反过来影响到GPU的性能发挥。相对于传统的GDDR5显存来说，HBM无疑是更加先进。 HBM是一种标准化的堆叠内存技术，它为堆栈内以及内存和逻辑之间的数据提供了宽通道。基于HBM的封装将内存堆在一起，并使用TSV将它们连接起来，这样创建了更多的I/O和带宽。 HBM也是一种JEDEC标准，它垂直集成了多个层次的DRAM组件，这些组件与应用程序处理器、GPU和SoC一起在封装中。HBM主要在高端服务器和网络芯片的2.5D封装中实现;它现在已经发展到HBM2技术，新一代技术解决了原始HBM版本中的容量和时钟速率限制问题。 这是一张AMD演示的内存架构图，我们可以清楚的看到HBM实际结构，尤其是四层DRAM叠在最底层die之上，虽然AMD一直也没有给出HBM本体的具体制作过程，但是不难想象4层绝不是HBM未来发展的极限，而随着层数的增加，位宽势必还会迎来进一步的递增。 8、中介层 中介层用于多芯片模具或板子的封装，相当于一个导管，在一个封装里通过电子信号实现传导。通过中介层可以完成很多运算和数据交流，相当于连接多个芯片和同一电路板之间的桥梁。使系统更小，更省电，更大带宽。它可以将信号传播到更宽的中心间距，也可以将信号连接到主板上的不同沟槽上。 中介层可由硅和有机材料制成，作为多个模具、模具和基板之间的桥梁。Silicon interposer是一种成熟的技术，由于其较高的I/O密度和TSV形成能力，它在2.5D和3D IC芯片封装中发挥着关键作用。 9、再分配层(RDL) 再分配层是铜金属连接线或封装中电连接的一部分。再分配层是由金属或聚合物介质材料层创建，用于将模具堆叠在封装上，以及提供通过interposer连接的芯片之间的通信，从而减轻大型芯片组的I/O间距。它们已经成为2.5D和3D封装解决方案中不可或缺的环节。 10、硅通孔(TSV) TSV是2.5D和3D封装解决方案中的关键实现技术，它提供了通过模具硅片的垂直互连。它在里面填充了铜。TSV是一种通过整个芯片厚度的电子连接，它可以创建从芯片一侧到另一侧的最短路径。 这些孔洞从晶圆片的正面蚀刻到一定深度，然后通过沉积导电材料(通常是铜)将它们隔离并填充。芯片制作完成后，晶圆从背面开始变薄，露出晶圆背面的孔和金属，以完成TSV互连。

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  • 6年之内，将是先进封装市场的高爆期

    得益于医疗保健、汽车、消费电子、航空航天和国防等大量应用渠道的高产品采用，先进封装市场将在未来几年积累显著的收益。从当前市场价值升至到超过250亿美元，到2026年将超过400亿美元， 2020年到2026年期间将是增长的高爆期，其年复合增长率将达到8%。 先进封装是为了提高器件的性能，同时压缩尺寸。如今多种技术类别相继出台，如SIP、3D-IC、2.5D和扇出级封装。 一些领域的系统和设备，如运输系统、工业、家用电器、医疗、信息等，都由半导体芯片组成。事实上，半导体封装的过程是最新兴的领域之一。半导体封装材料是一种电子解决方案，用于形成集成电路芯片与封装基板的连接。 先进发展市场在类型、应用和区域上有不同的划分。 在类型上，先进包装市场分为2.5D/3D、扇出、嵌入模、, fan-in WLP、倒装芯片。其中，fan-in WLP的增长最为可观。2019年，该领域的市场份额超过10%。这种增长归因于智能手机制造商越来越多地采用fan-in WLP，以实现高密度和低外形因素芯片组。 TOP25依然把持行业命脉 据此前统计，TOP25在2018年的总体销售额比2017年增加了约4.8%，增至270亿美元(约合人民币1,836亿元)，OSAT整体市场约有300亿美元(约合人民币2,040亿元)的规模，TOP25几乎占据了整个OSAT市场。 中国台湾以52%的比例遥遥领先，第二为中国大陆(21%)，第三为美国(15%)，后面有马来西亚(4%)、韩国(3%)、新加坡(3%)和日本(2%)。 AI、5G芯片将加速封装市场 如今AI市场的不断扩张推动着先进封装行业的增长，AI芯片组需要运算速度更快的内核、更小巧的外形以及高能效，这些需求驱动着先进封装市场。一些顶尖半导体公司也在做出战略决策，推出创新的先进封装设计技术。例如，在2020年8月，Synopsys宣布与台积电在先进封装侧进行合作。台积电将采用包含其编译器的先进封装解决方案，提供通过验证的设计流程，可用于芯片芯片封装(CoWoS)以及集成扇出型封装(InFO)等先进设计。 5G技术的普及也在增加先进封装市场的需求，5G芯片组较依赖先进封装技术，来实现高性能、小尺寸和低功耗。据GSM协会的2020移动经济报告数据，到2025年，全球5G连接数将超过18亿个，其中大部分来自亚洲和北美地区。这将极大推动IDM和代工厂对5G芯片组的先进封装的需求。 工艺节点的持续推进以及2.5D/3D封装的发展增加了生产成本，COVID-19的爆发也使得大多数芯片制造商在采购原材料和维持测试运营中面临着一些压力。此外，一些政策实施封锁使得部分晶圆厂设施关闭，且晶圆厂的运营商和工程师也处于短缺状态。由于消费电子、汽车等行业产能下降，造成了IDM和代工厂对先进封装需求的下降。 从细分市场来看，倒装芯片类型在2019年时占据了超过65%的市场份额，预计在2020-2026年讲以5%的年复合增长率成长。用于汽车、航空航天和国防等高性能应用的紧凑型半导体组件将推动市场需求。先进倒装芯片封装技术尺寸小、输入/输出密度高，使得多家代工厂和IDM的采用率提高。如英飞凌在2020年1月份宣布，因为汽车市场的高质量要求，将倒装芯片封装设定为新的生产工艺技术。 应用市场方面，消费电子在2019年时占据了先进封装市场的75%份额，预计到2026年将增加7%。主要得益于市场对紧凑型电子设备的追求。先进封装技术有助于减小尺寸、增加芯片连接性、提高可靠性并提供多功能集成，这些优势在智能手机和智能手表中体现明显。 从地区来看，亚太先进封装市场在2019年时有超过70%的营收份额。 中国大陆、中国台湾和韩国的半导体组件、消费电子设备产能的上升，推动着这些地区高份额增长。此外，这些地区的主要晶圆代工厂如Global Foundries，TSMC和UMC等，也在技术层和市场层面不断扩展高级先进封装的机会。

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  • UWB产业链重要行业巨头有哪些？

    苹果、三星、小米等在陆续推出的新产品中加入了UWB芯片模块，作为下一个重要的无线技术，苹果等公司的举动毫无疑问地加速推动UWB技术的应用普及。而我国2022年UWB企业级应用的市场体量将达到121.5亿元，远超2016年的2.97亿元，实现快速增长。 UWB产业链主要有哪些厂商，一起来看看： 目前全球UWB定位技术主要行业巨头有：爱尔兰DecaWave 、英国Ubisense、美国Time domain、Zebra、荷兰NXP等，国内郑州联睿电子、浩云科技、精位科技等数十家企业也开始风云乍起，迎接市场的红利期。 1、爱尔兰DecaWaveDecawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。其提供低成本的芯片出售，零售价格在几美元。型号为DW1000的芯片，符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议(在理想条件下，最大可测量范围为300m)。应用于政府大楼、高货值仓库、超级市场、大型制造车间、医院、敬老院、幼儿园、酒店、大型餐馆、娱乐场所、监狱、住宅小区、物流公司、博物馆、科研机构、实验室等人员和重要物资的定位监控。 2、英国UbisenseUbisense成立于2003年1月，来自剑桥大学的工程师队伍，Ubisense UWB的显著特点是精确可靠的实时定位，有源射频标签适用于室内/户外环境且高精度，可达到15厘米，基座设施可互相替换，具备高可靠性(两个感应器跟踪三维定位)，为客户端提供成熟的软件平台。应用范围包括物流、工业、危险环境、医疗保健、军事等。 3、美国Time domain公司的PLUS超频带UWB及时定位系统由标签、阅读器、同步分配面板、天线和定位软件组成。2009年底，Time Domain公司就推出欧式系统，中心频率为7.3Hz。欧式系统中用户可以动态地改变标签的发射频率(1~10Hz)和操作模式(活跃或者待机)。 4、美国ZebraZebra Technologies为美国大学生橄榄球Senior Bowl比赛提供有源UWB标签、读卡器以及Zebra软件。Zebra软件读取数据后，将计算诸如每个球员跑步的速度，其他球员与该球员的距离，以及抛球的速度和旋转度、高度、距离等信息。然后，这些数据将转发给Senior Bowl的管理软件，通过社交媒体向粉丝和媒体展示。这些信息不仅可以用来识别球员的优缺点，还可以判断球员是否疲劳。 5、法国BeSpoonBeSpoon的UWB RTLS 系统，易于部署，具有“容量大、标签待机时间长、覆盖范围广、定位精度高”等突出优点，可用于追踪工厂中成百上千的产品批次，或查询仓库中叉车、工具、栈板的实时位置。本系统适用于各类工业环境，即便在钣金车间这类多障碍、强散射的不利环境中，系统表现依然良好。 6、荷兰恩智浦将UWB应用在了汽车电子领域。日前一款基于大众Arteon车型打造的概念车于德国汉堡亮相，通过搭载恩智浦于今年7月发布的最新超宽带技术，该车在防盗保护、安全性和便利性等方面都有了大幅提升。尽管在这款车型上，超宽带技术的主要应用场景还限于验证车辆的防失窃，但未来应用将有无限可能。 7、成都精位科技在UWB系统定位精度上可达1-10cm，射频最大射程400米，基站刷新率高达8000Hz、标签刷新率100Hz、大范围定位和三维实时定位。其高精度定位平台可根据不同的平台设置不同的属性，提供API开发包，在相对统一的软件平台基础上定制开发各种应用软件，可以直观形象的显示定位目标，定位场景，管理定位数据，以满足不同行业的需求。 8、北京清研讯科于清华大学测试技术与仪器国家重点实验室，是一家工业无线精确定位产品及定位系统提供商。它提供的LocalSense精确定位解决方案，在生产环节中实时定位人员、车辆、资产的精确位置，并在定位基础上实现轨迹追踪、区域报警、摄像联动等增值服务功能。 9、中海达全资子公司联睿电子专注于区域高精度实时定位产品研发和相关技术服务，行业应用领域广泛涉及仓储物流、司法监狱、智慧城市等。日前，公司成功中标“华为UWB手机无线防盗器项目”，将为各大华为体验店提供可摆脱传统手机防盗链的无线防盗器产品，预计年采购数量万套以上。 10、广州浩云科技深耕UWB技术多年的浩云科技，UWB技术可以做到室内或者室外精准定位到厘米级别，目前公司已经掌握了将UWB嵌入手机使用的技术，形成了成熟的产品，并将相关技术及产品应用在了智慧司法、核电等多个领域，其室内静态定位精度可达2厘米，高精度技术领先同行业1-2年。 11、南京唐恩科技源自于南京大学软件新技术国家重点实验室的定位技术研发团队，推出了基于卫星、UWB、惯导和视觉技术的多种定位产品，在智能工厂和生产控制领域提供了多个解决方案，如智能工厂可视化、生产运维安全管理、工业车辆智能导肮等，提升行业的管理精细化和自动化水平。2014年率先与Decawave合作，推出国内首家UWB自研高精度定位系统。 12、上海环旭电子公司是我国“超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术”的前列企业，其与飞思卡尔半导体有限公司在2006年就已推出了超宽带高清电视和家庭媒体中心等产品和系统。 13、上海仁微电子高精度UWB定位系统已成功将UWB定位技术和行业需求相结合，推出了众多行业应用方案并成功应用，例如智慧监狱的犯人实时监管、智慧工地中施工人员的安全定位、智慧化工的危险区域重点监控、智慧执法办案中心定位手环防串供等功能。 14、南京沃旭通讯科技公司成立于2012年，开始曾为中国移动布置Wi-Fi热点，后来转向UWB技术。沃旭是国内首家基于IR-UWB产品研发及应用的高新技术企业，也是“Decawave”官方指定的主要合作伙伴。2016年沃旭完成Pre-A轮融资。产品已通过国家无委、FCC，以及即将通过德国莱茵TUV功能安全认证。 15、纽瑞芯成立于2016年，公司自主研发了涵盖通讯芯片所需的高端关键射频及模拟混合IP的全自研技术平台NRTP(NewRadio-Technical-Platform)，至今已联合国内外多所知名高校并开展多项课题合作，完成了6种射频核心关键IP技术模块的流片验证，其中包括5G Sub-6G及毫米波全频段高性能频率合成器、5G高速高精度模数转换器(ADC)、射频全双工集成收发芯片及关键模块等关键IP。纽瑞芯全自研的UWB大熊座(UMAJ)系列SoC芯片及系统是超低功耗设计的微型化全集成芯片方案，其中UWB大熊座(UMAJ)系统芯片已于2019年底成功流片，预计将在2020年底前正式量产。 16、深圳市润安科技发展有限公司是浩云科技控股子公司，专注于提供基于UWB精准位置服务的互联网++物联网+大数据整体解决方案，是广东省司法行政科技协同创新中心成员单位。公司拥有完全独立自主的高精度定位等核心技术。 17、长沙驰芯半导体科技作为一家物联网芯片设计初创企业，专注于低功耗物联网芯片的研发，2020年已完成了UWB(Ultra Wide Band 超宽带)芯片原型开发，突破了低功耗高性能通信基带IP、高精度定位IP和模拟射频IP等UWB芯片所需的多项关键技术，并获得了相关专利技术，本轮融资主要用于UWB芯片产品的研发和产品化，扩大研发团队的规模。 2020年8月18日，驰芯半导体宣布完成数千万元的天使轮融资，由长沙群欣与深圳市前海君爵共同投资，这两家机构分别是A股上市公司蓝思科技和裕同科技实控人名下的投资公司。 18、杭州易百德微电子有限公司成立于2017年，2020年4月正式发布UWB定位芯片——EB1003。据了解，面向消费市场的EB1003将于2020年第四季度量产。 19、深圳金溢科技公司主要产品包括基于UWB定位和视频识别技术的全自动路内停车收费管理系统，并计划于2020年上半年进一步推动V2X、UWB和RFID等技术在香港和新加坡的推广和试点。 20、杭州新华三公司打造的UWB解决方案首创WLAN和UWB融合，不仅能够提供WLAN功能，还可以进行UWB高精度人员、资产定位，新华三UWB定位方案具备端到端整体能力，其UWB定位方案可实现20-50厘米的定位精度，并具备低功耗、对信道衰落不敏感、穿透性强，强大的抗干扰性等优势，同时不会对同一环境下的其他设备产生干扰。 本次小米支持UWB，尚不确认具体的产业链合作伙伴是哪些。国内目前宣称在做UWB的企业与如上厂家。值得一提的是，国内还有大量的中小型创业团队在从事UWB解决方案的开发，主要针对的就是室内高精度定位和智能家居、智能园区、智能厂房等场景。目前，除了苹果和小米之外，三星也非常看好UWB技术，认为其将成为下一代可以改变游戏规则的无线通信技术之一。 正如小米在公开的技术演示中表现，在智能家居的应用场景下，UWB技术能够以手机为核心进行感知测距，最大程度降低了传统行业中对节点布网模式的依赖，可实现手机物联网遥控、智能开锁等功能。 在该场景下，相对频繁调用智能家居控制软件，UWB技术的应用简化了用户与智能家居设备间的交互流程，对于智能家居系统来说，是一大创新应用。实际上，在手机的协助下，UWB技术可实现的功能还不止于此。据不完全统计，iPhone 11自2019年应用UWB技术以来，除了实现小米演示的“遥控+开智能门锁”功能以外，还有不少新功能。比如： 1)协助AirDrop(即隔空投送)精准定位数据传输对象。iPhone 11上的AirDrop多了一项新功能，可以更具距离给周围的人排序，这样用户可以选择最近的人来传输数据。 2)实时定位 Real-time Location。在没有GPS的场合，例如机场的地下停车场，UWB可以帮助定位，用户可以分享给网约车司机，告知自己的实时位置，这样帮助司机找到乘客。 3)车钥匙CarKey。苹果在iOS14中推出CarKey功能，通过手机分享汽车钥匙给亲友，最初的合作伙伴是宝马，这其中就使用了超宽带UWB技术。 据近期媒体披露，物件追踪设备将是苹果的下一个UWB技术应用。有报道称苹果计划今年上半年发布一种新的小型外设AirTags，具备UWB无线功能，贴在物体如手机、钱包、钥匙等物体上，通过手机上的Find My应用可方便寻找。综上来看，UWB技术的应用场景已经从传统行业解锁至智能家居、智能办公、智慧城市、智慧交通、消费电子等领域。 立足于手机市场，UWB技术在消费类电子市场的应用爆发趋势开始凸显。据了解，2019年iPhone 11销量约为4000万部，即仅苹果一家在2019年已经带动4000万片UWB芯片的销量，这几乎达到了前些年行业UWB芯片的销量总和。 2020年，随着三星 和小米先后宣布在手机中置入UWB技术，以手机为代表的消费级应用正面向UWB技术渐行渐近。UWB技术一旦成熟，市场应用空间或超千亿级，而在众多的应用领域中，消费级应用无疑是最具想象力的。

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  • 英特尔的下一步任务

    除去负责芯片蚀刻工艺开发的人与实施蚀刻工艺的代工厂，英特尔还将面对的最困难问题是什么? 是英特尔正在运营的分散的网络业务，一个竞争愈演愈烈的市场。因为老牌与新贵公司在网络接口卡，交换，硅光子学和其他领域都与英特尔展开激烈竞争。 Hong Hou是英特尔连接部门的新任总经理，该部门是数据中心部门的子部分之一，在过去的十二个月中，DCG部门的收入达到277.1亿美元，占公司收入的三分之一以上，在利润方面更是贡献了公司的一半以上的整体利润。 我们不知道这个数据中心集团业务中究竟有多少种形式的联网，但是我们怀疑它在一定程度上反映了整个行业，然后偏向于右侧，向计算转移，远离联网和存储。很难猜测网络业务的总收入是多少，因为我们没有足够的数据，而这取决于您如何削减数据。Intel的网络接口卡业务可与Nvidia的Mellanox部门相媲美，而交换机业务如果将Barefoot和Omni-Path包括在内，则可能与Mellanox相当。硅光子学尚未带来很多收入，但用于网络电缆的收发器可能会带来很多收入。 没有简单的方法可以量化在Xeon iron上运行多少软件定义的网络软件，从技术上讲，这应该算作Connectivity Group的收入，或者由其Data Plane Development Kit和其他系统软件支持多少网络，或其(以前是Altera)FPGA的销售量中有多少用于网络用例。但是英特尔正在尝试基于各种SDK，操作系统和抽象层以及运行在其各种网络硬件上的控制平面来构建网络软件堆栈。 可以这么说，尽管面临挑战，且英特尔并不是互连网的领导者，但它还是互连领域的一个重要参与者。无论如何，就创新的步伐和创新成本而言，这种优势通常无法很好地为市场服务。因此，这也不是理想的状态。但是，毫无疑问的是，我们必须让Intel参与网络业务，并把对数据中心的了解带给我。 Hou担任一个正在经历巨大变化的连通性小组。英特尔在2011年和2012年打造了一个HPC类型网络的军火库，当中包括QLogic的InfiniBand的业务和Cray“Gemini” XT和“Aries” XC互连，其谋求合并成一个超级互联称为Omni-Path，但它刚刚剥离出来成立了Cornelis Networks，初始团队包括了一些以前的Intel和QLogic员工。 与许多使用惠普公司的Cray 200 Gb /秒Slingshot HPC和其余使用200 Gb / sec HDR Quantum InfiniBand的公司一样，英特尔让Omni-Path进入历史记录也就不足为奇了。更令人惊讶的是，Cornelis Networks希望采用InfiniBand和Aries互连的思想，并朝着自己的方向发展。 2019年6月，该公司收购了Barefoot Networks以购买其可编程以太网交换机ASIC，并获得了对交换机的P4编程语言的更多控制权，从而使其与英特尔内部的Omni-Path紧密相连。英特尔对用于超大规模生产者和云构建者的可编程以太网交换和SmartNIC(越来越多地称为DPU)更感兴趣，随着技术的飞速发展，最终将被其他服务提供商和大型企业模仿。 无论如何，这就是主他们的想法。 现实是这样：公司将大量使用计算，我们通常指的是CPU，但越来越多的GPU和少量的FPGA已经被采用，而不是内存或网络，因为他们对前者更了解。这是另一个不能讨价还价的事实：数据中心网络中传送的数据量以每年25%的速度增长。但是预算不能以这种速度增长，而且由于对原始CPU计算的偏见投资(与构建平衡的系统以更充分地利用可用的计算能力相反)，网络通常不超过分布式成本的10%系统，当它的确上升到15%左右时，就会有很多哭泣和咬牙切齿的感觉。 面对所有这些压力，英特尔必须创新并帮助改善网络。Hou说，集成将成为这些关键之一。 “对于英特尔，我们希望在一个灵活的网络中提供智能和可编程性，以应对新兴工作负载的复杂性，”Hou告诉The Next Platform。“我们的愿景是优化所有这些技术资产，以便为我们的客户提供支持的解决方案，我们不仅仅是一袋零件的供应商。在未来，以太网将从端点连接发展而来，而SmartNIC也将扮演重要角色，它们将承担一些关键工作负载并加速某些工作负载并为网络提供更强的性嗯那个。该SmartNIC将与CPU，GPU，FPGA集成在一起进行计算，并且可能还会有存储设备。我们看到了明显的趋势，我们正在共同努力发展。 稍后，我们将讨论基于FPGA的新产品版本。早在3月，我们宣布了将光学元件与开关一起封装，并且收到的好评。下一步将使用光学I / O技术提供更多的带宽密度。die到die的电气互连可能会走向极限，并且可能无法提供所需数据量的连接性。因此，我们需要光学I / O来支持数据流通。” 在某种程度上，硬件是最简单的部分。尽管互连行业近年来有所发展。回到十年前，当时出现了一些信号障碍，导致创新速度显着下降，而现在，我们可以预期每18至24个月就会出现交换ASIC和匹配的网络接口ASIC的节奏。Hong说，但是，数据中心内部的网络运营商希望创新的速度更快，并且他们希望在软件和硬件方面进行创新，因为他们已经能够在数据中心堆栈的计算部分中进行数十年了。因此，可编程性(以及P4)与您可以将多少个晶体管塞入开关或网络接口ASIC以及对其进行处理一样重要。 当谈到“ Tofino”系列的Barefoot 开关ASIC时，Hou表示，客户希望Intel能保持两年更新芯片的节奏。6.4 Tb / sec 的Tofino 1芯片于2016年6月Barefoot退出隐形市场时开始送样，随着2018年即将结束，他们推出了12.8 Tb / sec 的Tofino 2芯片，该设计采用小芯片设计打破了数据包中的SerDes处理引擎，并使用25 Gb /秒的本机信令和PAM-4编码来使每通道有效50 Gb /秒。最终的交换机可以以400 Gb /秒的速度驱动32个端口，或者降低速度并按比例增加端口数。 两年的节奏可能会有所延迟，这是由于英特尔的收购以及尚未做出的决定，即以25.6 Tb / sec的Tofino 3代(即32个端口)与Tofino ASIC进行光学封装的共同决定。速度为800 Gb /秒)或51.2 Tb /秒的Tofino 4代(32个端口，惊人的1.6 Tb /秒)。要达到这些速度，将需要112 Gb /秒的本地原始信号传输，再加上更密集的PAM编码或更多的端口通道，我们将很快看到结果，Hou也很有信心。他表示，英特尔可以在将来的某个时候将102.4 Tb / sec的Tofino 5投入生产。如果执行两年鞥新的节奏，则Tofino 2现在将在2021年开始提供样品，Tofino 3将在2022年开始提供2023年产品，Tofino 4将在2024年开始提供2025年产品，Tofino 5将在2025年提供产品。2026年有2027年的产品。伙计们，请发挥您的思维能力。 同时，除了新闻稿外，Hou在我们聊天时都没有提到，“他们是否将开源Tofino架构，以确保可编程分组处理器与CPU一样开放。” 首先，开源是什么?交换机ASIC中的指令集的实际芯片设计是什么?其次，“像CPU一样开放?” 英特尔的处理器都不是开放源代码，也不是AMD的处理器，基于Arm的技术只是可授权和可适应的。IBM也基于其用于网络处理器和BlueGene / Q超级计算机的PowerPC-A2架构开源了Power ISA和两个Power内核A2I和A2O。Sun Microsystems很早以前就开源了“ Niagara” T1多线程CPU。我们将尝试弄清楚英特尔在说什么。 所有这些都以一种绕行的方式将我们带到SmartNIC或DPU，无论您想称呼它们如何。让我们先讲一下哲学。如果您实际上是在蚀刻一种新型的芯片，而该芯片实际上以与交换机或路由器ASIC或CPU或GPU不同的方式进行数据处理和处理，则DPU才是一个好名词。(FPGA可以假装为任何东西，因此您不能真正排除或包含该设备。) Fungible似乎正在创建一个真正的DPU，而Pensando似乎在做同样的事情。英特尔和Nvidia等公司正在创建将各种要素结合在一起的SmartNIC。对于Nvidia，它将Arm CPU与ConnectX网络接口芯片和Ampere GPU相结合。对于Intel而言，Hou向我们提供了预览版的最新SmartNIC，将CPU和FPGA结合在一起，并且在一种情况下，除非是拼写错误，否则可以将Tofino交换ASIC以及Intel 800系列网络接口芯片集成到复合计算中。复杂的人可以在最广泛的意义上称呼DPU。这是我们认为行业会做的，因为DPU听起来比SmartNIC更智能，更酷，更有价值。 这些新的FPGA通常针对云和通信服务提供商，我们在The Next Platform中将其分为三个部分：hyperscalers，云构建者以及其他电信和服务提供商，它们虽然规模不大，但是也不像制造，分销等传统企业。 有趣的是，新的Intel SmartNIC实际上不是由Intel制造的，而是由Inventec和Silicom制造的，前者对于hyperscalers和云构建者来说是日益重要的ODM，而后者则是过去二十年来的网络接口供应商。这些器件与纯FPGA加速卡(称为可编程加速卡)一起在节奏上，我们在2017年10月首次在Arria 10 FPGA上首次亮相以及2018年9月用Stratix 10 FPGA对其进行更新时就谈到了这些器件。这是英特尔认为的FPGA加速连续体： 用于云的SmartNIC C5020X类似于为Facebook制造的产品，每当您看到Xeon D时，都应该考虑Facebook，因为该芯片基本上是为社交网络设计并保持有效的，因此应将其称为Xeon F真的。话虽如此，微软也对这种特别的SmartNIC表示了祝福，因此也许他们俩都将使用它。 块供其使用，并具有两个50 Gb /秒的以太网端口，并且FPGA和服务器通过PCI-Express 3.0的8条通道相互链接，这主要是因为Xeon D不支持PCI-Express 4.0。 Xeon D仅具有一个内存通道，而英业达则将16 GB存入其中。Xeon D的主板上焊接有一个32 GB的SSD闪存块。最后，整个复合系统使用8通道的PCI-Express 4.0链接到服务器，当前Intel处理器不支持，但Ice Lake可以支持即将在短期内交付，并于明年年初全面推出。 具有讽刺意味的是，该卡现在可以插入使用IBM的“ Nimbus” Power9或AMD的“ Rome Epyc 7002处理器”的计算机中。 有人指出，Silicom SmartNIC N5010上面装有Tofino的Switch ASIC，它在顶部的概览图中显示，但在我们看到的示意图中肯定没有。但是，如果人们放弃Open vSwitch软交换机，而在将来的SmartNIC或DPU中放弃实际的ASIC的实际小型实现，从而摆脱软件的缓慢速度，确实会非常有趣。只要baby Switch是可编程的，意味着可以在硬件上放置新协议-这是硬件和软件之间的良好区分，并且与FPGA相比，它更倾向于软件。 框图显示，这两个由Intel ASIC驱动的以太网E810 NIC端口是可选的，每个端口以100 Gb / sec的速度运行，并且与Stratix 10 FPGA的PCI-Express 4.0通道无关。FPGA还驱动四个自己的100 Gb / sec端口，显然所有这些端口都将是相当大的I / O负载。该卡使用具有16条通道的双倍宽度但仅一个插槽的PCI-Express 4.0插槽连接回主机系统。 还有另一个PCI-Express 4.0 x16连接器，也许在这里连接了一个Switch ASIC，但这似乎不太可能。FPGA具有一个x16端口，可连接到144 MB的QDR SRAM存储器，32 GB的DDR4存储器和8 GB的HBM2堆叠存储器。那是很多内存，不包括FPGA模块固有的内存。 没有关于这两个SmartNIC的价格或总体可用性的消息。

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  • 欧洲神经网络计划之一，致力于研究神经网络芯片的新平台

    在法国研究实验室CEA-Leti的创新日上，Facebook首席AI科学家Yann LeCun发表重要讲话时，提到Nvidia收购ARM，可以加速运行RISC-V以运行用于边缘AI应用的神经网络。 他表示：“行业发生了变化，采用属于Nvidia的ARM会使人们感到不安，但是RISC-V的出现让人看到具有RISC-V内核和NPU(神经处理单元)芯片的课鞥呢。” “这些产品价格便宜得令人难以置信，不到10美元，许多产品都在中国以外的地区，它们将无处不在。” “我想知道RISC-V是否会接管那里的世界。” 他不赞成Leti的一项主要计划，该计划致力于刺激神经网络和类似方法(例如电阻RAM(RRAM))，但是卷积神经网络(CNN)的发明者和图灵奖的AI获奖者对此有其他看法。 他说：“模拟实现面临的主要问题是很难将硬件复用与模拟神经网络一起使用。” “当您进行卷积并重用硬件时，您必须进行硬件多路复用，因此必须有一种方法来存储结果，然后需要模拟存储器或ADC和DAC转换器，这会扼杀整个想法。因此，除非我们拥有廉价的低功耗模拟内存，否则它将无法正常工作。”他说。“我很怀疑，也许是忆阻器阵列或自旋电子器件，但我有些怀疑。” 他说：“当然，边缘人工智能是一个非常重要的话题。” “在接下来的两到三年中，这将不是奇异的技术，而是要尽可能降低功耗，修剪神经网络，优化权重，关闭未使用的系统部分，” LeCun表示：“我们的目标是在未来两到三年内将相关功能引入到AR设备的芯片，并在五年内使用这种设备，而且这种情况即将到来，”他说。 “十年后的今天，自旋电子学将会取得一些突破，或者在无需硬件多路复用的情况下允许模拟计算的任何突破?” 他问。他说：“我们能提出这样的想法吗?如果没有数据改组和没有硬件多路复用，那么对于单个芯片来说，这样的设备尺寸会大大缩小，这是一个很大的挑战。” “公司正在为下一代芯片开发1nm和2nm技术，我坚信我们可以通过传感器，神经网络和控制器来实现硬件的未来，从而实现不同的发展，”Leti的首席执行官Emmanual Sabonnadiere说道。“我们正在努力制定国家计划，并在政治决策中运用科学。Edge AI旨在阻止数据泛滥和数据隐私，使人们可以拥有自己的数据。”，他接着说。 Leti还是欧洲神经网络计划的一部分，该计划正在研究神经网络芯片的新平台。 CEA-Leti副首席执行官兼首席技术官Jean Rene Lequeypes说：“有新一代技术正在研究中。” “现在，我们有超过2000人致力于下一代技术的研发。他指出，挑战在于集成所有不同的元件，而不必使用5nm及以下所需的极端UV光刻。但是我们希望最终性能达到1000TOPS / mW，这是一个很大的挑战，而且如何使用存储器，不同的技术以及如何将它们集成在一起而无需使用EUV。”

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