华虹宏力:强化核心竞争力,践行“强芯梦”

在摩尔定律的指引下，出于对高性能和高集成度的追求，器件的关键尺寸不断缩微，28纳米、16纳米、7纳米……甚至3纳米，各代技术迫不及待抢着登台。在这股大潮裹挟下，集成电路制造业也急匆匆地跟着摩尔定律向前冲。然而，有多少半导体芯片真的需要超细线宽技术，并愿意负担超高额的成本、接受还不够稳定的交付？如果超前的半导体制造技术不能代表当下市场普遍需求，仅仅用器件的关键尺寸来评价这些芯片及其应用市场，合理吗？如何在产业对超前技术的狂热追捧中，走出一条更符合真实市场逻辑的前进之路？

近日，华虹集团旗下上海华虹宏力半导体制造有限公司执行副总裁孔蔚然博士在“以创新促发展”演讲中提出此问，并阐述了华虹宏力的路径选择。他指出，对智能卡、电源管理芯片和分立器件等占绝对多数的半导体芯片而言，从制造成本、生产稳定性、交付可靠性上来看，基于8英寸平台的特色工艺是更优的选择。华虹宏力透过产业热潮盯准真实需求，20余年来持续聚焦差异化技术研发。如今，随着半导体市场的增长和终端应用的多样化，对差异化工艺需求也越来越多，市场对8英寸的需求持续增长；华虹宏力做好了充足准备，立足细分市场，持续投资技术研发和技术组合优化，受到市场高度认可。

图1：华虹宏力执行副总裁孔蔚然博士

持续创新，突破工艺性能和制造成本边界

自1960年代MOS晶体管问世以来，因其制造成本低、尺寸小、整合度高，是当今半导体工艺和芯片中的核心器件，摩尔定律实质上就是MOS晶体管微缩演进的规律，如今的DRAM、3D-NAND、Trench MOS、IGBT、FDSOI和FINFET等均以MOS为核心器件。但在2000年前后，因为应用终端芯片的制造需求逐渐差异化，纯晶圆代工行业的特色工艺逐渐发展壮大，有远见的晶圆代工厂开始研发特色工艺技术，走上“超越摩尔”之路。

作为全球领先的特色工艺纯晶圆代工企业，华虹宏力早在2000年初就开始布局特色工艺技术，现已形成嵌入式非易失性存储器（eNVM）、功率器件、模拟及电源管理、逻辑/数模混合以及射频等多个特色工艺平台。经过多年研发创新和持续积累，2018年华虹宏力累计获得中国/美国有效授权专利超过3000件，打破了中国半导体产业过分依赖技术引进的局面，为国内外客户提供了更加经济有效的造芯平台，推动了国内半导体产业的发展。

图2：华虹宏力特色工艺平台广泛覆盖各种应用

1、 第一大营收来源：嵌入式存储技术

华虹宏力拥有世界领先的eNVM技术，相关技术平台是公司2018年第一大营收来源。90纳米eNVM技术是国内新一代银行IC卡技术，IP尺寸大幅缩小，极大地提高了客户产品的竞争力。特别介绍华虹宏力专利技术NORD FLASH。其创新结构使得闪存单元面积、eFlash IP面积、制造成本都极具优势。比如，在55纳米节点下，华虹宏力专利闪存单元面积为0.04平方微米，仅仅是市面其它方案的一半；缩减了光罩和层次，制造成本更低，光罩层次（1.5V+5V）由2007年的38降至2018年的24，为业界领先水平。孔蔚然介绍，未来华虹宏力在嵌入式闪存技术上的发展策略有5点：一是利用自对准工艺，减少对光刻技术升级的依赖性；二是在数据保持能力上，以90Å oxide（可耐受300℃高温烘烤）为未来发展方向；三是不依赖于ECC来保障闪存可擦写次数；四是将持续简化制程，消减光刻层数；五是将持续寻找新器件结构，探求嵌入式闪存特色工艺的极限。

2、 自主可控关键：功率半导体技术

功率半导体芯片是开关电源、马达驱动、LED路灯、新能源汽车和智能电网等应用的核心器件，是各应用符合国家能源要求的关键因素。华虹宏力是业内首个拥有深沟槽超级结（DT-SJ）MOSFET的8英寸代工厂，其第三代深沟槽超级结工艺流程紧凑，且成功开发出沟槽栅的新型结构，有效地降低了结电阻，进一步缩小了元胞（cell pitch）面积，技术参数达业界一流水平，可提供导通电阻更低、芯片面积更小、开关速度更快和开关损耗更低的技术解决方案。

被称为“电力电子行业引擎”的IGBT，是能源转换与传输的核心器件、节能减排的关键芯片，应用范围小到家电，大到高铁、新能源汽车、智能电网和工业自动化等战略性产业。华虹宏力是全球首家提供场截止型（FS）IGBT技术的8英寸代工厂，量产产品系列众多，电压涵盖600V~1700V。值得特别说明，华虹宏力在IGBT背面加工能力上尤为突出，拥有IGBT全套背面加工工艺，包括背面薄片、背面离子注入、背面激光退火、背面金属、背面光刻等，技术能力已达业界领先水平。

3、 紧跟高集成度、智能化趋势：模拟/电源管理IC

模拟/电源管理IC应用领域广阔，广泛应用在通信系统，消费电子，汽车应用以及工业控制中，是未来几年增速最快的芯片类型。华虹宏力模拟/电源管理IC工艺的电压覆盖范围从5V至700V，工艺节点从0.5微米至90纳米。具体来说，成熟的0.35微米5V/7VBCD和HV（高压）工艺良率稳定，应用产品门类多，可广泛应用于音频功放、马达驱动、DC/DC等；先进的110纳米1.5V+7V工艺，性能优异，7V器件的导通电阻降低30%，开态击穿电压（BVon）超过10V。

在竞争激烈的BCD技术方面，华虹宏力可提供全系列BCD/CDMOS工艺：2018年成功量产第二代0.18微米5V/40V BCD，技术性能达到业界先进水平，具有导通电阻低、高压种类全、光刻层数少等优势，已实现电机驱动、快充、DC-DC转换器等多种芯片量产；针对汽车电子市场，完成了0.18微米BCD工艺和部分IP的汽车级验证；结合嵌入式闪存技术，形成了颇具特色的eFlash+BCD工艺，可满足客户的复合式功能需求等。

4、 灵活支持5G射频芯片设计

随着5G商用时点的临近，5G射频芯片迎来黄金发展期。作为全门类特色射频工艺提供商，华虹宏力拥有超过300个专利和47个以上美国专利，产品涵盖成熟的射频CMOS工艺，以及RF SOI与锗硅BiCMOS工艺等。华虹宏力RF SOI工艺提供精准的PSP SOI模型，便于优化射频前端模组及天线开关的设计；0.2微米RF SOI工艺已批量生产；0.13微米RF SOI 1.2V/2.5V工艺平台更好地支持Switch+LNA的集成，并基于此继续布局55纳米节点；创新的锗硅HBT结构可帮助客户在降低芯片成本的同时优化射频性能。华虹宏力丰富的射频组合可根据客户需要提供定制服务，以杰出的性能和连续不断的技术开发，灵活地支持客户需求。

强化核心竞争力，践行“强芯梦”

集邦咨询在《2019中国半导体特色工艺市场分析报告》中指出，半导体特色工艺制程的全球市场占比约为40%，这给提前布局特色工艺的8英寸晶圆代工厂带来了极大的机会。作为全球领先的8英寸纯晶圆代工厂，华虹宏力2018年取得的斐然成绩也再次验证了这点：销售收入达9.3亿美元，同比增长15.1%；晶圆出货量首次突破200万片；月总产能增至17.4万片，以99.2%的高产能利用率居于行业领先地位。截至2018年底，华虹宏力已实现连续32个季度盈利。

从华虹宏力2018年营收的技术类型和终端应用市场来看，极大地受益于对存储、功率、射频等半导体制造的特色技术的前瞻性布局和持续研发创新。具体来说，eNVM是其最大营收来源，2018年同比增长15.8%，增长主因来源于金融卡芯片和MCU等；营收同比增长最高的是分立器件，增长幅度高达40.5%，增长来源于通用MOSFET、超级结MOSFET和IGBT等；从应用终端市场来看，工业和汽车电子的营收增长迅猛，同比攀升78.7%，推动该领域成为其营收第二大来源。

成绩见证过去，未来有赖当下。华虹宏力于2017年投资建设华虹无锡12英寸生产线，不是追风产业升级热潮，而是为了满足日益增长的特色工艺产能需求，以及进一步夯实基础、扩充技术组合，继续延伸8英寸特色工艺的成功基因。据悉，为加快实现华虹无锡的顺利投产、风险量产和上量，华虹宏力早已启动55纳米逻辑工艺及相关IP的研发，预计2019年下半年开始导入客户；同期研发的55纳米嵌入式闪存工艺的存储单元，功能验证已通过，为未来量产打下坚实的基础。

在维持研发创新的同时，华虹宏力对生产也是精益求精，提供的特色工艺稳定性好、可靠性强、良品率高，满足了智能卡、物联网、汽车电子、工业自动化和5G等市场的需求，获得了客户和市场的高度认可。如孔蔚然所总结，华虹宏力作为一家纯代工晶圆制造企业，技术创新促进了她的成长、发展；闪存/功率/模拟/射频等特色工艺为客户带来优异价值回报及市场竞争力；特色工艺“8+12”未来将提供巨大的产能及技术发展空间。我们有理由相信，作为“909”工程载体华虹集团旗下的一员踏实干将，华虹宏力未来将走得更快更稳，成为中国“强芯梦”的坚定践行者。