意法半导体下的“冰下世界”

工程师谭军 发表于 2018-07-12 11:05:25 收藏 已收藏
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意法半导体下的“冰下世界”

工程师谭军 发表于 2018-07-12 11:05:25

TechInsights自2000年以来一直在关注意法半导体(STMicroelectronics;ST)的“双极-互补金属氧化半导体-双重扩散金属氧化半导体”(Bipolar-CMOS-DMOS;BCD)技术进展。在2000年时,TechInsights还曾经拆解一款1999年的0.8μm BCD组件,并执行结构化与电气特性的分析。

BCD技术在单一芯片上整合了CMOS逻辑、DMOS、横向扩散MOS晶体管(LDMOS)和双极晶体管。DMOS和LDMOS晶体管通常用于制作高压或更高功率输出的驱动器晶体管,而双极晶体管则提供模拟功能。

意法半导体是BCD技术的市场领导者之一,声称在1980年代中期就发明了这项技术。但其他供应商也提供这项技术,包括德州仪器(Texas Instruments;TI)、英飞凌(Infineon)、爱特梅尔(Atmel)、Maxim,以及像台积电(TSMC)等主要的代工厂商。

意法半导体下的“冰下世界”

意法半导体目前提供三种主要的BCD技术,对应0.32μm、0.16μm和0.11μm技术分别表示为BCD6、BCD8和BCD9。此外,该公司宣称目前正在开发90纳米(nm)的BCD10技术。

最近,TechInsights购买了一款支持I2C诊断、数字阻抗计和低电压操作功能的意法半导体FDA801B-VYY 4x50W D类(class-D)数字输入功率放大器样本(如下图所示)。它采用了最新的BCD9s技术制造,并搭配有模拟、逻辑和LDMOS功率晶体管区块(block)。

在2015年,意法半导体曾经宣布BCD9s技术将会是其BCD9 0.13μm工艺技术的第二代。根据TechInsights的初步分析发现了几项关键的新功能,包括增加了一个厚顶的重布线层(RDL)。在该逻辑晶体管上观察到的最小接触闸极间距为0.6μm,显示它采用的是0.13μm工艺,而非意法半导体宣称为BCD9s采用的0.11μ工艺。

该技术目前整合了三种隔离类型:深沟槽隔离(DTI),用于隔离各种不同的电路区块;CMOS逻辑采用浅沟槽隔离(STI);而LDMOS功率晶体管区块则使用硅上局部氧化(LOCOS)隔离。这是TechInsights第一次看到在单一芯片上整合了所有的三种隔离类型。

先前的0.13μm BCD9工艺于2015年上市。该技术具有铜金属化特性,整合了现在广泛的BCD特性数组,包括N型和P型LDMOS晶体管、金属-绝缘体-金属(MIM)电容器、6T-SRAM和双极晶体管。

而在BCD9世代之前,意法半导体于2011年左右发布的是BCD8技术。它具有0.18μm CMOS闸极和4层化学机械研磨(CMP)的平面化铝金属,加上2层含硅化钴的多晶硅,以及浅沟槽隔离(STI)。此外,还发现了N型和P型LDMOS晶体管,加上双极晶体管、多晶硅-绝缘层-多晶硅(PIP)电容器和6T-SRAM内存。

BCD技术持续成为电力电子市场空间中积极创新的领域。相较于先进的CMOS——挑战在于将最大数量的MOS晶体管整合至特定区域,BCD技术是由整合各种不同主动组件于单芯片的需求而驱动的。这需要仔细地均衡每种组件类型的不同工程需求。

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