在市場再度傳言 IBM 將出售其晶片部門的同時，該公司正在加速量產新一代絕緣上覆矽(silicon-on-insulator，SOI)與矽鍺(silicon germanium，SiGe)製程，以擴大在射頻(RF)晶片代工市場的佔有率；該類晶片傳統上大多是採用更稀有的砷化鎵(gallium arsenide，GaAs)製程。
IBM的兩種新製程都在該公司只提供晶圓代工的美國佛州Burlington晶圓廠運作，該座8吋晶圓廠以往曾生產IBM高階伺服器處理器以及相關晶片，不過那些晶片的生產已經移往位於紐約州East Fishkill的 12吋晶圓廠。Burlington晶圓廠為廣泛的客戶提供 CMOS、SOI與SiGe等多種製程，但現在打算將製程種類減少，集中資源在生產RF晶片的SOI製程等技術上；該種製程目前也是IBM晶圓代工業務中成長最快的。
不過IBM並未透露該晶圓廠的產能規模以及營收，僅表示該公司自四年前開始生產SOI製程RF晶片迄今，該類晶片已經累計出貨達70億顆──光是去年出貨量就達30億顆；那些晶片主要是供應手機與無線通訊基地台應用。
接受EETimes美國版編輯訪問的IBM代表都不願針對晶片部門出售傳言發表意見，這些專家都是該公司類比製造部門的資深人才，只談技術。IBM專門生產RF晶片的最新SOI製程代號為 7SW，以製造RF交換器為主，還有一些功率放大器；無論是蜂巢式通訊或是Wi-Fi設備，為因應對多重頻段的支援，對這類元件需求越來越高。
在IBM任職25年、五年前開始負責RF SOI業務的RF前端技術開發經理Mark Jaffe表示：「較新一代的智慧型手機內含8~12顆RF交換器，RF前端的構造非常複雜，主要原因是我們現在有採用載波聚合(carrier aggregation)的 Advanced LTE 技術，支援很多載波路徑以及頻段。」
IBM為RF晶片量身打造的SOI製程技術
7SW是一種1.3微米/1.8微米混合製程，號稱能提升RF交換器性能30%，同時將晶片面積尺寸縮小30%。「我們重新打造了交換器電晶體，將焦點集中在決定漏電的導通電阻(resistance-on)與關斷電容(capacitance-off)；」Jaffe表示：「其次我們提升了交換器電晶體的擊穿電壓(breakdown voltage)，通常你得堆疊電晶體以承受高電壓需求，但現在你可以建立一個短一點的堆疊以縮減晶片面積。」
此外IBM也改善了電晶體的線性度，將三次諧波失真(the third harmonic distortion)降低了8dB。事實上7SW製程幕後的核心團隊大概只有10個人、工作了18個月；該團隊約是從 2006年開始研發RF晶片專用的SOI製程。而為了建立第二供應來源，IBM已將位於法國的一座舊晶圓廠獨立為新公司Altis。
在IBM任職14年、負責向無線領域客戶行銷晶圓代工業務的Sara Mellinger表示，過去包括Skyworks等市場領導級RF晶片供應商，是採用砷化鎵製程製造RF前端晶片，但現在該類晶片已經大幅轉向採用SiGe或SOI製程。
目前在SOI製程RF晶片代工領域，Tower Jazz是IBM最大的競爭對手，此外CMOS製程晶圓代工大廠GlobalFoundries 與台積電(TSMC)也準備切入SOI製程搶相關商機。目前IBM的7SW製程已經在品質驗證階段，並為關鍵客戶提供晶片樣品，預計 2015年正式量產。
IBM的SiGe製程邁向90奈米節點
至於IBM代號9HP的SiGe BiCMOS製程技術則是90奈米節點，能支援360 GHz最高振盪頻率(Fmax)、300+ GHz截止頻率(Ft)，因應60~80GHz運作頻率的各種晶片所需閾值。而採用90奈米製程節點，則能實現接近SOI、媲美砷化鎵製程之更緊密、低功耗的設計，可生產包括60GHz的Wi-Fi晶片、蜂巢式骨幹網路晶片組、高階測試設備用晶片、光學收發器，以及規模雖小、成長快速的車用雷達晶片，還有航太軍事應用雷達晶片。
「這將會是被大幅應用的技術；」自1980年代就投入開發SiGe技術(當時應用於生產IBM伺服器處理器晶片)的IBM院士David Harame表示，目前大多數SiGe技術都是採用0.18或0.13微米製程節點，IBM是最近才領先宣布進入90奈米節點。
9HP製程是IBM的一個十人小組花了四年時間開發，目前已提供數家關鍵客戶試用，預計8月能通過品質驗證。如同SOI製程，IBM也將提供9HP製程的開發套件，此外該公司也提供客製化的介電質附加模組(dielectric add-on modules)以及毫米波工具組。Harame強調：「這並非是產業界常見的服務，你在其他先進CMOS晶圓廠或12吋晶圓廠就找不到這些東西。」
該團隊也表示，SiGe製程市場正呈現成長態勢，因為目前蜂巢式骨幹網路正邁向採用60GHz連結技術，此外車用雷達也預計將被產業界大幅採用。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： IBM Upgrades RF Foundry Efforts，by Rick Merritt)
資料來源:電子工程專輯
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