华邦电子从产品到LTS制程技术践行节能减碳

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）当前，节能减碳、绿色环保，实现碳中和碳达峰已经成为全球许多国家和地区的共同目标。半导体产业在生产制造等过程中也消耗能源，当然厂商们纷纷制定环保战略，肩负节能减碳的重任。近日，存储芯片厂商华邦电子就节能减碳、ESG（环境、社会和公司治理）领域的工作和进展，以及相关产品和先进工艺向媒体做了分享。
 
华邦作为一个在半导体行业已经耕耘了三十多年的公司，在企业社会责任方面投入了相当多的资源。企业社会责任包括节能减碳、减少温室气体排放、减缓气候变暖等议题，同时还涉及公司治理、环境治理、员工发展、绿色供应链等。
 
华邦电子大陆区产品营销处处长朱迪表示，除了成立专门的ESG发展委员会外，华邦还将ESG实实在在地渗透到全体员工的日常工作、行为规范中，同时在产品设计以及工艺上的改良也体现出了华邦致力于绿色发展的社会责任。
 
华邦早在2006年就获得了的ISO14064 GHG 温室气体排放认证，近两年接连获得ISO 14067 “碳足迹”认证和ISO 14046 “水足迹”认证，2022年更是通过了ISO 50001 能源管控认证。同时，华邦正在加速向公司的2030年永续目标前进：台中厂的绿电使用率达到90%，碳排放减少60%。
 
在产品制造以及运营过程中，华邦会通过先进的工艺、设备来减少碳排放，比如水资源、废旧物料的回收、低功耗产品开发等。此外华邦还建设了屋顶太阳能电站，且已经并入到工厂所在地的电网中，让华邦的绿色电能更好地为城市所用。那么华邦电子如何从产品和工程技术的部分实现节能减碳的目标呢。
 
GP-Boost DRAM
 
GP-Boost DRAM意为Green Power Boost-DRAM，也就是低功耗的DRAM。相比过去几年在业内用得较多的标准型DRAM产品，例如SDRAM、DDR1、DDR2等，华邦的Green Power产品运行功耗会比常规产品低10%左右，待机功耗更是显著降低，可以比常规的SDRAM产品低60%到70%。同时性能也同样出众，GP-Boost DRAM的带宽较传统产品也有增加，可以满足边缘计算等应用场景。
 

 
朱迪表示，除了产品本身的低功耗特性之外，产品封装上所用的化学原材料用量也与能源消耗息息相关。每一颗芯片的外部都有厚厚的一层塑胶保护层，如果我们把封装做小就会减少化学物品的消耗。例如华邦最新推出的100BGA LPDDR4/4X就是一个在封装层面降低消耗的经典产品。华邦曾向JEDEC标准组织提议在JED209-4标准里增加对100BGA封装的规定。相对于传统的200BGA，100BGA的封装体积缩小了一半左右，节约了整体材料成本，也可以减少在PCB的占用空间，帮助客户同时降低了成本和能源消耗。
 

 
HYPERRAM
 
HYPERRAM产品具备超低功耗特性，运行功耗远低于同容量的CellularRAM和SDRAM，同时通过特有的混合睡眠模式（Hybrid Sleep Mode），HYPERRAM功耗可进一步降低。
 
 
 

 
朱迪介绍，HYPERRAM大多采用24BGA、 WLCSP这类没有外部塑料的封装，比传统的LPDDR产品封装还要都小很多，可以节约PCB面积、降低成本，同时降低消耗。此外，华邦目前也在和主芯片厂商合作进行SiP（多芯片合封技术）的开发，提供KGD产品跟客户的主芯片一起封装，在华邦进行测试，免去单独的封测环节。多芯片合封技术同样是减少封装面积、减少能源消耗、降低客户成本、提升产品性价比方式。
 

 
除了24BGA封装以外，WLCSP跟KGD封装非常小，可以算是“免封装”产品，相应的功耗也比较低。低功耗带来的另一个好处就是可使客户的产品功耗降低、提升产品续航能力，从而提升客户产品的竞争力。对于需要电池供电的产品来说，还能减少电池的消耗，有助于减小电池生产和回收的环境污染等。
 
 
1.2V NOR Flash
 
以NOR Flash 而言，目前的主流电压是3.3V，而可穿戴设备以及其他低功耗的应用，主流电压会达到1.8V。华邦是全球第一家推出1.2V NOR Flash的厂家，并于2020年实现量产，目前已经有海外的大客户在批量生产采用1.2V NOR Flash的产品。
 

 
朱迪解析，1.2V NOR Flash有以下几个好处：一个是可以同步配合主芯片厂商的制程的演进。因为制程越往下微缩，产品电压会持续下降，需要的I/O电压也持续下降，采用1.2V产品就可以很好地匹配，无需使用电平转换器即可直接和SoC连接，从而降低BOM成本和PCB占用空间。
 

 
此外从 1.8V 电压降至 1.2V，产品本身在运行上会降低50%的功耗，待机功耗也会减少33%，电池寿命、续航能力有大幅的增加，对于整机产品的功耗会有非常显著的改善。和HYPERRAM一样，能够很大程度上帮助客户提高产品的续航能力。
 
导入LTS低温焊接技术
 
根据国际电子生产商联盟（iNEMI）的预测，到2027年采用LTS工艺的产品市场份额将从约1%增长至20%以上。11月16日，华邦电子宣布其闪存产品生产线将正式导入新型低温锡膏焊接（Low Temperature Solder，简称LTS）工艺。
 

 
在存储行业，华邦很早就开始进行LTS制程的研发，推出配合低温焊接制程 (~190C)的闪存产品，符合JEDEC标准，通过包括摔落、振荡及温度循环测试等相关的可靠度验证程序，证明该产品可以完全支持LTS制程。
 
LTS 低温焊接技术，由英特尔在2017年开始提出。过去，出于环保的考虑，将原有的铅焊转变成无铅焊接，但付出的代价则是焊接温度从常规的210℃、220℃上升到260℃，近40℃的温度升高对能源消耗是巨大的。所以2017年英特尔主导研发了低温焊接的技术，最先在电脑和平板产品开始使用。
      
朱迪分析，低温焊接技术的核心是焊接材料、芯片本身的需求以及低温焊接锡膏，好处就是温度可以从260℃降到190℃，能源消耗、碳排放都有显著减少。随着焊接温度的下降，厂商可为芯片和PCB选择成本较低的低温材料。过渡到 LTS 工艺后，SMT 生产过程的整体年成本可降低约40%。根据英特尔2017年发布的低温锡膏焊接（LTS）工艺介绍中第18-19页，通过采用LTS工艺，SMT 温度可从无铅工艺的 220℃~260 ℃降低到 190℃，每条 SMT 生产线的二氧化碳排放量每年可减少57公吨。
 
此外低温焊接可以把插件的焊接工艺——波峰焊和回流焊二合一，一道焊接技术就可以完成，同样可大幅降低代工厂SMT产线的能源消耗和成本。由于插件可承受低温锡膏焊接工艺的温度，SMT生产线可一次性组装PCB上的所有元件，大幅简化SMT工艺流程并缩短工作时间。
 
作为闪存产品的领军企业，华邦一直以来都是ESG领域的表率，也将发挥好自身的示范和引领作用，积极推动碳中和，致力于减缓全球变暖。