爱集微APP · 6月9日

【芯视野】代工双雄竞逐先进射频工艺 RFIC迎变革

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三星位于韩国的晶圆代工厂

集微网报道(记者 张轶群)继台积电日前发布6nm 射频(N6RF)制程后,今日三星也宣布开发新一代“8nm射频(RF)工艺技术”,在射频芯片先进制程上,代工双雄再次展开竞争。

“射频芯片(RFIC)一般被手机芯片厂商等按照套片概念,往往跟AP打包而谈,受关注较少。但作为链接射频前端和基带之间的桥梁,RFIC在手机和基站中被广泛使用,工艺越先进,PPA越好。采用更为先进工艺制程,将在5G时代推动射频领域的变革。”一位行业分析人士告诉集微网。

三星8nm RF:面积减少35%能效提升35%
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三星新一代RFeFET器件结构

射频芯片(RFIC)是一种射频收发半导体,也称为transceiver(收发器),由1个逻辑区和1个模拟电路区组成。它能将来自调制解调器芯片的数字信号,转换成模拟信号,并将其转换为人们可以使用的无线电频率,同时,它能将外部信号转换为数字信号,并传输至调制解调器。

据三星方面介绍,8nm射频工艺制程支持5G通信的多通道和多天线芯片设计,有望为5G通信提供单芯片的解决方案。

三星于2015年以28nm工艺开始其RF代工服务,并于2017年扩展为14nm工艺,自2017年以来,已推出超过5亿颗移动射频芯片,主要应用于高端智能手机。

射频芯片将接受的射频信号转换数字信号用于数字处理,将处理后的数字信号转换为射频信号用于发射。RF工艺技术中,模拟/RF器件性能和数字器件性能都非常重要。

随着半导体工艺节点的微缩,数字电路在性能、功耗和面积上都有显著改善,然而模拟/RF 模块由于寄生特性难以微缩。由于线宽较窄,导致电阻增加,RF信号放大性能减弱,功耗增加,RF芯片整体性能下降。

据了解,为了克服模拟/RF电路在工艺微缩时的技术挑战,三星开发了一种名为“RFeFET(RF extremeFET)”的独特RF器件结构,新的结构只在8nm RF平台上提供,新的RF器件使用小的功率就能提升RF性能。

与此前的14nm工艺相比,三星“RFeFET”有助于实现数字电路的缩微,同时提升模拟/RF性能,提供高性能的5G技术平台。由于RFeFET的性能的提升,射频芯片中晶体管的总数、模拟电路的面积都可以减少。

三星方面表示,“RFeFET”技术,与此前的14nm工艺相比,三星的8nm RF工艺可减少约35%的射频芯片面积,且能效也有约35%的提升。

台积电三星竞逐5G射频代工

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在6月2日举行的台积电2021技术论坛上,台积电总裁魏哲家宣布推出6nm 射频(N6RF)制程

一周前,台积电也宣布首发6nm 射频(N6RF)制程,相较于前一代的16nm射频技术,N6RF晶体管的性能提升超过16%。此外,N6RF 支持在Sub 6GHz和毫米波频段的5G射频收发器显着降低功率和面积,而不会影响为消费者提供的性能、功能和电池寿命。N6RF 还将增强 WiFi 6/6e 性能和电源效率。

台积电方面表示,与4G相比,5G智能手机需要更多的硅面积并消耗更多的电量才能提供更高的无线数据速率。支持5G的芯片集成了更多功能和组件,并且尺寸越来越大,并与电池竞争智能手机内部有限的空间。台积电方面表示,N6RF是台积电将先进的N6逻辑制程所具备的功耗、效能、面积优势带入到5G射频(RF)与 WiFi 6/6e解决方案,是应对5G时代的先进射频技术。

目前在射频代工领域,凭借在8nm、7nm、6nm、5nm等先进制程方面的优势,三星和台积电成为仅有的两家掌握个位数制程射频工艺的厂商,如今代工双雄在射频领域继续展开竞争。但在整体代工市场份额方面,根据市场研究机构TrendForce的数据,三星一季度的市场份额为17%,台积电为55%。

据集微网了解,国内厂商如中芯国际的14nm射频工艺已实现量产,华虹宏力主要集中在40nm和28nm工艺上。

上述行业分析人士表示,目前行业谈射频前端和谈AP SoC的很多,但是谈modem基带和收发器transceiver较少,谈这两类相关的技术文章更少,甚至连各大foundry的公开介绍资料,都很少提到logic+RF的工艺。

“但实际上,作为AP的配套,RFIC的作用十分重要,此前三星在美国德州奥斯汀工厂因为暴风雪原因,耽误了很多14nmRF产能,间接影响了5nm手机芯片的出货。”该人士表示。

(校对/Humphrey)

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