賽普拉斯半導體公司（Cypress Semiconductor）在美國的明尼蘇達州擁有一座芯片制造基地，主要用于生產(chǎn)模擬和特種工藝類芯片。該基地最初是由Control Data公司創(chuàng)建的，在20世紀90年代被賽普拉斯收購。在那之后的25年多的時間里，賽普拉斯將該工廠的制程工藝逐步演進至65nm。

而在2017年3月1日，一家名為SkyWater的晶圓代工廠成立了，并接管了原本屬于賽普拉斯的這座芯片制造基地。據(jù)該公司的CEO Tom Sonderman介紹，該工廠所采用的常規(guī)制程為130nm和90nm，也可以實現(xiàn)65nm芯片的生產(chǎn)。據(jù)悉，該工廠專注于為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用制造高容量的小批量產(chǎn)品，如專用SRAM和混合信號電路，而賽普拉斯在這里已經(jīng)擁有原型和工藝研發(fā)業(yè)務(wù)，SkyWater繼承了這份“遺產(chǎn)”。

假設(shè)200毫米直徑的晶圓有30個掩膜層，則該工廠的生產(chǎn)能力約為每月12,000片晶圓，這比賽普拉斯出售該設(shè)施時所具有的產(chǎn)能要小，但這種容量計算取決于所處理電路的復雜程度和產(chǎn)品組合。

Oxbow

據(jù)悉，是總部位于明尼蘇達州的私募股權(quán)公司Oxbow Industries LLC推出了SkyWater，該公司專門與公司管理層合作購買和建立業(yè)務(wù)。必要時，Oxbow還向其公司注入管理人員，例如，Sonderman就是從半導體設(shè)備公司Rudoph Industries招募過來的，他之前在Globalfoundries工作了很多年，在晶圓代工方面經(jīng)驗豐富。

Sonderman在SkyWater招聘管理工作中度過了前15個月，并建立了“技術(shù)代工”的能力，這些能力可以引起業(yè)界的共鳴，并幫助SkyWater獲得動力。

Sonderman認為，制造工藝經(jīng)過幾十年的穩(wěn)定發(fā)展，以及線寬不斷微縮的情況下，現(xiàn)在需要進一步強調(diào)制程創(chuàng)新，以為5G通信和人工智能驅(qū)動的后智能手機時代做好準備。

2017年3月1日，SkyWater的收入中，有97％來自賽普拉斯，3％來自一家名為Parade Technologies Ltd的公司.，該公司于2015年從賽普拉斯收購了TrueTouch電容式觸摸傳感業(yè)務(wù)。Sonderman表示，2018年，SkyWater的收入當中，約有60％源于與賽普拉斯的合作，另外的40%則來源于代工業(yè)務(wù)。他補充說，這些比率包括晶圓生產(chǎn)和工程收入流。

受到美國政府青睞

Oxbow Industries參與收購該公司的原因之一是，它看到了一家在美國本土擁有工廠的企業(yè)可以支持美國政府的目標和計劃，特別是當前政府關(guān)注的美國處于技術(shù)領(lǐng)先地位的，以及本土制造業(yè)。據(jù)悉，SkyWater在代工廠成立后的幾周內(nèi)就被美國國防部授予了1A級可信賴Foundry 廠稱號。

這肯定有助于SkyWater獲得更多的合同訂單。雖然其他客戶并不直接要求這種資質(zhì)，但它能有資格接受美國政府的計劃工作，可以說明其具有強大的信息處理系統(tǒng)和能力。也就是說，處理敏感信息的安全性和嚴謹性可以使SkyWater的所有客戶受益，無論他們身在何處。

Sonderman表示，該公司打算在傳統(tǒng)的混合信號CMOS工藝方面進行批量生產(chǎn)，并且正在進行相關(guān)的開發(fā)工作，該開發(fā)與200mm直徑硅晶片的制造兼容。

目前，SkyWater的主流制程是130nm S8工藝，支持嵌入式閃存和RF的可編程片上系統(tǒng)設(shè)計，適用于汽車和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。SkyWater還可以提供一項技術(shù)，通過低溫讀出IC（ROIC）和基于MEMS的微測輻射熱計成像實現(xiàn)紅外成像。SkyWater具有130nm和90nm的標準PDK [物理設(shè)計套件]。

技術(shù)特色

SkyWater提供研發(fā)設(shè)施，以幫助客戶開發(fā)新技術(shù)，并使其成熟到商業(yè)或量產(chǎn)的成熟度。這些創(chuàng)新工程服務(wù)在量子和超級計算的超導性、高速通信的硅光子學、MEMS、生物醫(yī)學電路、抗輻射電路等領(lǐng)域中運行。

SkyWater還為制造技術(shù)進出工廠提供支持，這可能發(fā)生在兩個方向。

Sonderman解釋說，制造工藝可以在Bloomington商業(yè)化，并在那里采用200mm晶圓的合理產(chǎn)量，但是當需要更大的產(chǎn)量時，SkyWater將能夠?qū)⒐に囖D(zhuǎn)移到更高容量的工廠，從而使客戶受益，同時可以使SkyWater為更多的創(chuàng)新活動騰出空間。同樣，批量代工廠通常希望將其生產(chǎn)平衡為較高產(chǎn)量設(shè)計的較低組合，因此希望減少批量生產(chǎn)?！拔覀冋谂c一家大型代工廠合作，將技術(shù)轉(zhuǎn)移到我們的工廠。我們處于一種可以在市場上彌補這種差距的模式，”Sonderman說。

Sonderman強調(diào)，SkyWater不會作為一個溢出（overflow）的制造工廠運作，那樣的話會被更大的代工廠制約?！拔覀儗碛凶约悍€(wěn)定的客戶和關(guān)系，”他說。

Sonderman繼續(xù)說道：“我們的技術(shù)代工模型與專業(yè)代工廠或More-than-Moore代工廠之間的區(qū)別就在于此。More-than-Moore方法強調(diào)支持客戶在基于獨特IP的硅的前沿競爭能力，以及能夠處理超出硅的新材料。SkyWater在我們支持的制程工藝方面并不具備領(lǐng)先優(yōu)勢，但是，我們專注于為客戶提供創(chuàng)新工程服務(wù)，以開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備的流程，相應(yīng)的PDK與其它代工廠不兼容?！?/p>

制程工藝

SkyWater正在追求的高度差異化的技術(shù)之一是基于碳納米管的FET工藝。該技術(shù)在SkyWater的一個名為3D SoC的計劃中提出，并由美國國防高級研究計劃局（DARPA）根據(jù)其電子復興計劃（ERI）提供資金。

“該計劃的目標包括展示單片集成的3DSoC，預(yù)計可提供90nm尺寸，與7nm硅基性能相比，具有50倍的速度優(yōu)勢。這項技術(shù)可以代表一種全新的計算范例，也可以進一步發(fā)展并擴展到更高級的節(jié)點，以獲得更大的性能優(yōu)勢，“Sonderman說。

低維材料，如石墨烯和硫化鉬（molybdenum-sulphide），已經(jīng)研究了很多年，它們在商業(yè)階段的首次亮相即將出現(xiàn)。SkyWater也很愿意參與新一代化合物半導體，如硅鍺、碳化硅和氮化鎵的研究工作。

SkyWater還在MEMS領(lǐng)域進行著研發(fā)工作，正在研究采用氧化釩（vanadium-oxide）技術(shù)的圖像傳感器。另外，在硅光子學方面的工作已經(jīng)持續(xù)了三年多的時間，現(xiàn)在已投入生產(chǎn)。該工廠一直在用D-Wave進行超導工作（關(guān)于量子計算）的研究，至今已有6年多了。

業(yè)務(wù)拓展

“我們看到，市場對我們的技術(shù)代工業(yè)務(wù)模式有著強烈的需求，并且產(chǎn)能利用率很高，”Sonderman說，處理200毫米直徑的晶圓是這類業(yè)務(wù)的最佳選擇，短期內(nèi)沒有將其轉(zhuǎn)移到300毫米晶圓的計劃。不過，他補充說，該公司正在尋找擴大產(chǎn)能的選擇和途徑，包括對已有工廠的擴張，還有收購和其它形式的合作等，不僅要擴充產(chǎn)能，還要拓展整體水平和能力。

Sonderman說，盡管Bloomington工廠幾乎裝滿了設(shè)備，包括一個重要的測試設(shè)施，因此可以在那里進行改造。第二種選擇是從現(xiàn)有工廠擠出更多的空間，以擴充潔凈室區(qū)域。

“2019將是SkyWater繼續(xù)過渡和轉(zhuǎn)型的一年，2020年將實現(xiàn)快速增長。美國和歐洲對200毫米晶圓代工的需求量依然很大，除此之外，我認為還會有其他可能引起我們興趣的情況出現(xiàn)，拭目以待吧。”Sonderman說。