Az elektronikai termékek és rendszerek gyártói az integrált áramkörök megbízható ellátásától függenek. Ez különösen igaz az olyan ágazatokra, ahol a termékek élettartama hosszú, mint például az autóipar, az ipari, az orvosi és a repülőgépipar. A félvezető eszközök vásárlói – különösen ezekben a konkrét ágazatokban – nagymértékben függenek az integrált áramkörök stabil ellátásától. Ezért az, hogy egyes gyártók az elmúlt évben megszüntették a 150 mm-es (6 hüvelykes) szilícium szeleteken alapuló CMOS-gyártási folyamatokat, egyes vállalatokat nehéz helyzetbe hozott; ez megzavarta az ellátási láncokat, és a tervezőmérnököket visszaküldte a tervezőasztalhoz, ami következésképpen hatással volt a stratégiai tervezésre is.
A gyártási csomópontok méretének csökkenésével párhuzamosan a szilícium szeletek mérete is nőtt: 150 mm-ről (6 hüvelyk) 200 mm-re (8 hüvelyk), majd végül 300 mm-re (12 hüvelyk). A Moore-törvény mellett ez a méretnövekedés is döntő mértékben hozzájárult a chipek iránti növekvő kereslet kielégítéséhez, és egyúttal a költségek csökkentéséhez is. Míg a 300 mm-es szilícium szeletek váltak a szabvánnyá a fejlett csomópontok (<90 nm) esetében, számos analóg és vegyes jelű alkalmazás továbbra is a 150 mm-es szilícium szeleteken maradt, olyan kiforrott csomópontokat használva, mint a 0,6 µm (l. táblázat).
Míg a fejlett gyártási csomópontokhoz használt 300 mm-es szilícium szeletek már több mint két évtizede jelentik a szabványt, a 150 mm-es szeleteken történő CMOS-folyamatok gyártásának fenntartása egyre nagyobb kihívást jelent. A 150 mm-es szilícium szeletek gyártási mennyiségének csökkenésével a közvetlen és közvetett alapanyagok beszerzése egyre nehezebbé és drágábbá vált. Ugyanakkor a berendezések karbantartása is bonyolultabbá és valóban költségesebbé vált. Mivel ezeket a kapcsolódó költségeket már nem lehetett áthárítani az ügyfelekre, számos gyártó kénytelen volt beszüntetni a 150 mm-es szilícium szeletek gyártását.
A 150 mm-es szilícium szeleteken történő CMOS-chipgyártás leállítása a 0,6 µm-es és annál nagyobb gyártási folyamatok végét jelentette, ami kihívásokat jelentett a gyártók számára az autóiparban, az iparban, az orvostudományban és más ágazatokban egyaránt. Ezeket a kiforrott gyártási csomópontokat továbbra is széles körben használják analóg és vegyes jelű integrált áramkörökhöz, beleértve az érzékelő-interfészeket és az energiamenedzsment chipeket is. Számos tervezőcsapat számára a 150 mm-es CMOS-chipek gyártásának befejezéséről (EOL) szóló, viszonylag hirtelen bejelentés szinte előzetes figyelmeztetés nélkül érkezett. Egyes esetekben a bejelentés sürgős megbeszéléseket váltott ki a készletek felmérése, az újra tervezés megkezdése és a régóta működő rendszerek újbóli validálása céljából.
A JEDEC J-STD-048 szabvány – a termékgyártás befejezéséről szóló értesítési szabvány – szerint az ügyfeleknek a bejelentéstől számított hat hónap áll rendelkezésükre a végső megrendelések leadására, és tizenkét hónap a végső szállításokra. Ez a szűk határidő jelentős nyomást gyakorol a vállalatokra, hogy gyorsan felmérjék az ügyfelek igényeit, biztosítsák az utolsó beszerzéseket, és megkezdjék a helyettesítő termékek tervezését. Sok esetben az egyetlen megvalósítható megoldás az érintett integrált áramkörök átállítása egy új gyártási csomópontra – ez a folyamat mind műszaki, mind üzleti szempontokat magában foglal, különösen egyedi ASIC-ek fejlesztése esetén.
Ezek az üzleti szempontok a gazdasági életképesség értékelésével kezdődnek. Az ASIC chipeknek olyan egyedi megoldásokat kell nyújtani, amelyek optimalizálják a rendszerköltségeket, a teljesítményt és a NYÁK-felületet, miközben a magasabb integrációs szint révén hozzáadott értéket teremtenek. A műszaki értékelésnek meg kell határoznia a megfelelő gyártási csomópontot, fel kell mérnie a rendelkezésre álló funkciókészletet, valamint elemeznie kell mind a prototípus-készítés, mind a szilícium szelet gyártás költségeit. Végül a gyártópartnert a releváns eddigi eredményei, a szállítási kötelezettségvállalásai, a gyártási helyszín, valamint – adott esetben – a tervezéshez, teszteléshez és ellátási lánc-menedzsmenthez kapcsolódó minősített szolgáltatói hálózat alapján kell kiválasztani.
350 nm-es CMOS 200 mm-es szilícium szeleteken: egy logikus átállási út
Ahelyett, hogy közvetlenül a 300 mm-es szilícium szeleteken alkalmazott 130 nm alatti gyártási folyamatokra térnének át, számos gyártó a 200 mm-es szeleteken megvalósítható 350 nm-es vagy 180 nm-es csomópontok felé fordul. Ezek a gyártási folyamatok egyensúlyt teremtenek a hatékonyság, a tervezés egyszerűsége és a hosszú távú életképesség között. A fejlesztési költségek jelentősen alacsonyabbak, mint a fejlettebb csomópontok esetében, köszönhetően az egyszerűbb tervezési folyamatoknak és az olcsóbb maszkkészleteknek. Ezen felül a 350 nm-es csomópont kiforrottsága gyorsabb piacra lépést tesz lehetővé, csökkentett
ellenőrzési ráfordítások mellett, amit bevált IP-k és stabil PDK-k támogatnak, amelyek hozzájárulnak a következetesen magas „first-time-right” sikerarányhoz. Az analóg és nagyfeszültségű teljesítmény gyakran jobb a 350 nm-es csomópontnál, szélesebb eszközválasztékkal, mint a fejlettebb csomópontoknál.
Mind a 350 nm-es, mind a 180 nm-es szerkezeti szélességű gyártási csomópontokat 8 hüvelykes szeleteken állítják elő. Azok a vevők, akik nemrég tapasztalták a 150 mm-es gyártási folyamatok gyártásbefejezését, aggódhatnak a hosszú távú rendelkezésre állás miatt, és inkább a 300 mm-es szilícium szeleteken futó gyártási folyamatok felé fordulnak. A hosszú távú ellátással kapcsolatos aggodalmak ellenére a 300 mm-es gyártási folyamatok alkalmazása kis mennyiségű termékek esetében gazdaságilag nem életképes megoldás. Ennek oka, hogy a fejlesztési idő és költségek, valamint a maszkköltségek is többszörösen magasabbak, mint a bevált 200 mm-es folyamatok esetében. Mivel a szilícium szeleten a chipek száma szinte megduplázódik, amikor az egyik szeletátmérőről a következőre váltanak, az ügyfél gyorsan aláesik a gyártó minimális rendelési mennyiségének, ha közvetlenül 150 mm-ről 300 mm-re vált.
Ha a 350 nm-es vagy 180 nm-es CMOS-technológia kiválasztásakor figyelembe vesszük a gyártási folyamatok hosszú távú rendelkezésre állását, érdemes megvizsgálni a szilícium szeletek szállításainak jelenlegi helyzetét. 2023 harmadik negyedévében a 90 nm-nél nagyobb technológiai csomópontok a havi szelettermelés több mint 38%-át tették ki, ami azt jelenti, hogy a 200 mm-es szeletek globális ellátási lánca továbbra is erős, biztosítva az anyagok és berendezések folyamatos rendelkezésre állását.
Hosszú élettartamának és bevált stabilitásának köszönhetően a 350 nm-es csomópont ideális választás analóg, MEMS és érzékelőalapú rendszerekhez, mivel támogatja a belépő szintű mikrovezérlőkhöz – például az ARM Cortex-M0, az i8051 vagy a RISC-V magokhoz – elegendő digitális funkcionalitás integrálását, valamint a beágyazott memóriafunkciókat is.
Az félvezető bérgyártó kiválasztásakor a vállalatoknak az üzleti igényeiknek megfelelő szempontokra kell összpontosítaniuk. Néhány fontos kérdés, amit fel kell tenniük: rendelkezik-e a félvezető bérgyártó megfelelő referenciákkal az ügyfél piaci szegmensében? Képesek-e teljesíteni azokat a szállítási kötelezettségvállalásokat, amelyek megfelelnek a chip várható élettartamának és mennyiségének? Az gyártási telephely olyan régióban található-e, ahol alacsonyok a geopolitikai kockázatok? És olyan környezetet biztosít-e, amely magában foglalja a beszállítókat és hozzáférést biztosít a szolgáltatókhoz?
Az ASIC-gyártók bármely ügyfele, akit érint a 150 mm-es gyártási folyamat elavulása, és jelenleg a fenti lehetőségeket fontolgatja, érdemes alaposabban megvizsgálnia egy olyan gyártót, mint az X-FAB. Ez egy CMOS-gyártó, amely a 350 nm-től 110 nm-ig terjedő analóg és vegyes jelű gyártási folyamatokra specializálódott. A teljes gyártási tartományra kiterjedő pontos szimulációs modelleket tartalmazó „plug and play” tervezőkészleteivel lehetővé teszi az elsőre sikeres tervezést. A különböző prototípus-készítési lehetőségekhez való egyszerű és gyors hozzáférés zökkenőmentes átállást biztosít a sorozatgyártásra. A tervezés, a szellemi tulajdon, a tesztelés és a csomagolás terén tapasztalt szolgáltatókból álló erős partnerhálózatának köszönhetően az X-FAB egy hatékony ökoszisztémát – az X-FAB X-Chain-jét – tart fenn, amely lehetővé teszi az ügyfelek számára, hogy saját specifikus alapkompetenciáikra összpontosítsanak. Az X-FAB szilíciumon tesztelt platformjainak stabilitása magas „First-Time-Right” sikerarányt tesz lehetővé, míg a gyors és költséghatékony prototípus-készítési lehetőségek támogatják a gyártás gyors felfuttatását.
Az X-FAB szakértői támogatják az összes szabványos technológia az alkalmazás követelményeihez való igazítását, beleértve az integrált MEMS-folyamatokat, a heterogén integrációt, valamint az utómunkálatokra való felkészültséget.
Az X-FAB gyáraiban 200 mm-es szilícium szeleteken 350 nm-es és 180 nm-es CMOS-folyamatokat kínál, amelyek mindegyike bevált eredményekkel rendelkezik. Európai gyártási hálózata növeli az ellátásbiztonságot és csökkenti a geopolitikai kockázatoknak való kitettséget. A kettős beszerzési források, valamint a 350 nm-től lefelé terjedő CMOS-technológiákra vonatkozó, több mint 15 éves hosszú távú ellátási kötelezettségvállalás hosszú távú megbízhatóságot és stabilitást biztosít az ügyfelek számára.
Az analóg, teljesítmény- és érzékelőalkalmazások „ideális pontja”
A 350 nm-es technológiai csomópont az analóg áramkörökkel domináló ASIC-ek számára optimális. Támogatja a legfeljebb 100 V-os nagyfeszültségű tranzisztorokat és az alacsony zajszintű analóg eszközöket, valamint integrációs lehetőségeket kínál MEMS- és érzékelő-interfészekhez. A platform emellett autóipari minőségű nem felejtő memóriát és robusztus I/O-könyvtárakat is tartalmaz, így különösen alkalmas vegyes jelű, érzékelő-fúziós, energiafelügyeleti integrált áramkörökhöz és motorvezérlési alkalmazásokhoz.
A 150 mm-es CMOS fokozatos kivezetése nem csupán termékváltás; ez egy strukturális iparági kockázat. Az érett technológiai csomópontú ASIC áramkörökre támaszkodó vállalatoknak most kell cselekedniük az ellátás biztosítása, az újra tervezésből adódó szűk keresztmetszetek elkerülése és a rendszer szintű differenciálás megőrzése érdekében. Az X-FAB 200 mm-es szilíciumszeleteken megvalósuló 350 nm-es megoldásai robusztus, költséghatékony és hosszú élettartamú alternatívát kínálnak – stabilitásra és innovációra tervezett európai ellátási bázissal és ökoszisztémával.
Az X-FAB több mint 30 éve szabja az iparági szabványokat azáltal, hogy sikeresen ötvözi az autóipari, az orvosi és az ipari folyamatok követelményeit. A gyártó globális szinten megbízható ellátási láncot biztosít, és jelentős gyártási kapacitással rendelkezik Európában, az Egyesült Államokban és Malajziában.
További információkért látogasson el a www.xfab.com weboldalra.
Az X-FAB-ról
Az X-FAB egy globális félvezetőgyártó csoport, amely átfogó speciális technológiákat és tervezési IP-ket kínál, hogy ügyfelei világszinten vezető félvezető termékeket fejlesszenek ki, amelyeket az X-FAB hat, Malajziában, Németországban, Franciaországban és az Egyesült Államokban található szilícium szeletgyárában gyártanak. Az analóg/vegyes jelű technológiák, a mikrorendszerek/MEMS, a fotonika, a szilícium-karbid (SiC) és a gallium-nitrid (GaN) terén szerzett szakértelmével az X-FAB ügyfelei fejlesztési és gyártási partnere, elsősorban az autóipari, ipari és orvosi végfelhasználói piacokat szolgálja ki. Az X-FAB mintegy 4500 alkalmazottat foglalkoztat, és 2017 áprilisa óta az Euronext Paris tőzsdén jegyzik (XFAB).
Erfurti befektetés – European Chips Act
A német szövetségi kormány és a Türingiai Szabadállam 127,4 millió euróval támogatja a türingiai mikroelektronikai iparág jövőjét meghatározó kulcsfontosságú projektet
2026. június 23-án Erfurtban Mario Voigt, Türingia miniszterelnöke, Colette Boos-John, Türingia gazdasági minisztere, valamint Andreas Horn, Erfurt polgármestere átadta az X-FAB MEMS Foundry GmbH-nak a 127,4 millió euró összegű támogatási értesítést. A német szövetségi kormány és a Türingiai Szabadállam által biztosított támogatás az erfurti telephelyen egy új tisztatér építésén keresztül támogatja a gyártási kapacitás bővítését. A „Fab4Micro” projekt az elmúlt évek egyik legjelentősebb ipari beruházása Türingiában. 2025 decemberében az Európai Bizottság zöld utat adott a finanszírozásnak. A projekt az európai chiptörvény (ECA – European Chips Act) fontos eleme, amelynek keretében Európa a félvezetők terén kívánja megerősíteni technológiai függetlenségét.
Az új létesítmény várhatóan 2028 végére kezdi meg a termelést. Ez lehetővé teszi az X-FAB számára, hogy bővítse termelési kapacitását a mikro-elektromechanikus rendszerek (MEMS), a nagymértékben integrált mikrorendszerek és a fotonika területén. A beruházás új gyártási kapacitásokat is létrehoz nagy teljesítményű mikrorendszerekhez, amelyek heterogén integrációs technológiát alkalmaznak számos elektronikus és optikai funkció egyetlen eszközben való kombinálására, ami adatközpontokhoz vagy optikai rendszerekhez szükséges. A Fab4Micro projekt új, magasan képzett munkahelyeket is teremt a mikrorendszerek területén.
„Az erfurti telephely melletti tudatos befektetési döntés azt mutatja, hogy Türingia Szabadállamot versenyképes ipari helyszínnek tekintik, és kiváló befektetési feltételeket kínál. Ez tovább erősíti Türingiát, mint Európa szívében található jelentős mikroelektronikai és félvezető központot, és biztosítja a magas minőségű termelést és munkahelyeket Türingiában” – mondta Mario Voigt, Türingia miniszterelnöke. „Ugyanakkor a Fab4Micro kulcsfontosságú projekt Németország és Európa technológiai szuverenitása szempontjából. Azoknak, akik függetlenek akarnak lenni a holnap technológiáiban, képesnek kell lenniük arra is, hogy maguk fejlesszék és gyártsák azokat. Pontosan ezt jelenti ez az erfurti befektetés.”
Türingia régóta fennálló mikroelektronikai helyszín Németországban. Napjainkban több mint 70 vállalat működik Türingiában a félvezetőgyártás teljes értékláncában – a tervezéstől és a termékprototípus-készítéstől a gyártáson és tokozáson át az integrált áramkörök tömeggyártásáig. Ezeket kiegészítik a szenzortechnológiával, az optikával és a fotonikával, beleértve a kapcsolódó speciális gépeket, valamint az anyagtudománnyal és mérnökséggel való szoros kapcsolatok. Az X-FAB kiemelkedő szerepet játszik ebben a félvezető ökoszisztémában, mint meghatározó ipari szereplő, valamint fontos partner a kkv-k és kutatóintézetek számára.
