日前，工业和信息化部、深圳市人民政府共同举办了第四届中国电子信息博览会(CITE2016)。博览会期间正式发布“CITE2016创新产品与应用奖”榜单，其中华力微电子申报参评的“55纳米CMOS图像传感器(CIS)工艺平台”获得了“创新产品与应用奖”。
对此，华力微电子副总裁舒奇指出，这是国内首次采用55纳米工艺技术制造CIS产品，它不仅具有完全的自主知识产权，而且在国际上也处于领先地位，目前仅有索尼和三星两家公司具有同样的技术。该项目现已成功量产达20万片，技术平台日趋成熟完善，将有效填补国内空白，也为中国半导体产业开辟了新领域。
CIS市场前景广阔
随着半导体制造工艺技术不断发展，CIS显示出强劲的发展势头，被广泛地应用到数码电子、汽车尾视、医疗设备、保安监控、可视通信、眼膜识别、工业视频监控、视觉玩具等各个方面，特别是消费电子产品，例如数码相机、照相手机的图像传感器，正在由CCD快速转换到CMOS，市场前景非常广阔。
“CIS因其固有的特点，诸如像元内放大、列并行结构、高集成度、采用单电源、低电压供电等，得到越来越广泛的认可。比如以前手机摄像头只有200万象素，随着CIS的应用已经发展到1600万-2300万象素，而且还在向前发展，出现了双镜头应用;在汽车领域，随着无人驾驶技术的发展，需要用到更多高分辨率的CIS图像传感器。”舒奇表示。
国内市场对CIS的需求也非常巨大，除手机摄像头之外，各种公共场所对安保系统的需求越来越高。这使单芯片、低成本、低功耗和应用简便的CIS在保安监视系统有了广泛应用。
“在这种情况下，如果有企业能够提供独立自主且成熟可大规模生产的CIS工艺，无疑会大大增强国内芯片厂的竞争力。再与国内IC设计公司紧密合作，对于满足用户需求，扩大市场空间都将是非常有利的。”舒奇说。
工艺平台不输索尼三星
然而、CIS正朝着高灵敏度、高分辨率、高动态范围、集成化、数字化、智能化的“片上相机”解决方案发展，所需要的芯片加工工艺节点在不断演进，从0.5微米-0.35微米-0.25微米-0.18微米，向着55纳米、40纳米发展;接口电压在不断降低，从5V-3.3V-2.5V/3.3V，向着1.8V/3.3V发展;芯片尺寸在不断增大，从6英寸-8英寸之后，现在12英寸厂也开始生产。这些都对CIS工艺提出了越来越高的苛求，想要开发先进的CIS工艺平台并不容易。
针对这一情况，舒奇介绍：“华力微55纳米CIS工艺的开发迎合了市场需求。该工艺以华力微具有自主知识产权的55纳米低功耗平台为基础，为了追求技术的先进性，华力微又开发了UTS产品，使该平台具有更高的集成度、工艺稳定性和更低的投入值，完全满足了国内外客户对于相关产品的设计要求，工艺条件的稳定性，质量控制及良品率都达到了国际同等高度。目前，华力微12英寸55纳米CIS产品已实现大量量产，成品率到97%以上，目前投片量近20万片。”
此外，舒奇还特别指出，目前全球范围内能够提供12英寸55纳米CIS工艺的制造厂商屈指可数，其中比较领先的索尼和三星又属于IDM模式，它们将首先满足自身终端需求，很难为中国IC设计公司提供55纳米CIS先进工艺的代工服务的。目前国内能够提供55纳米CIS工艺服务的华力微可能是产能和稳定性最好的选择。
55纳米之后，CIS的下一个技术节点是40纳米。“现在只有索尼走向40纳米，华力微也在进行40纳米工艺的开发。如果顺利的话，今年年底就可以实现量产。最迟也会在明年推出40纳米的工艺平台。”舒奇透露。
加强特色工艺平台开发
2015年11月，华力微发布了正在与联发科合作开发28纳米工艺的消息。在谈到这一事件时，舒奇透露：“华力微的28纳米工艺，去年已经成功流片，按照预先设定的节点，预计在今年年底或者明年年初，就可以实现量产。”
如果把晶圆代工制造分成先进工艺与特色工艺两个部分，28纳米工艺的开发是华力微在先进工艺上的努力，那么CIS技术平台就是华力微做强特色工艺的重要抓手。“发展主流逻辑通用工艺，追赶先进制程，这是公司既定的策略。但是，与此同时，华力微也在重视发展12英寸40、55纳米节点的特色工艺。”舒奇指出。
“除了先进工艺上的进阶，随着未来IoT市场的兴起，特色工艺的重要性也日渐凸显。IoT市场是半导体未来的杀手应用，其产品设计和制程模式在成熟工艺下将非常匹配中国国内企业。我们应对市场的策略是专注先进制程开发，同时在特色工艺上深耕细作，确保在业界的竞争力。
为此，华力微在55纳米通用平台基础上，开发了一系列专有技术，可以根据用户需求进行调整，提供客制化的解决方案。比如低功耗已经成为时代的趋势，CIS工艺平台采用55纳米低功耗工艺，有效减低了芯片的耗电量，1300万像素产品在待机模式下的功耗仅为：300μW，休眠模式下功耗仅为1μW;为了缩小芯片尺寸，1300万以上高像素产品采用了UTS超薄堆栈式技术，常规BSI 1300万像素产品芯片更是减小到6210μm×5517μm;为了提高暗光下的拍摄效果，1.1μmu产品的FWC全势阱能力高达7000个电子，在8倍放大模式下动态范围达到~65dB，探测灵密度达到~650mV/lux-sec。
华力微电子已深耕CIS特色工艺数年，直到今年华力55nm CIS工艺获奖才让业界注意到这家国内领先的12英寸纯晶圆代工企业的在该领域国内一流的工艺水平。20万片的量产产能相信已向业界证明了该工艺平台的稳定及巨大的市场潜能。随着手机类产品双摄像头等新趋势的出现，我们有理由相信华力微电子将在今后很长一段时间内继续引领国内CIS工艺的业界标准。