【新鼎资本研究】国家芯片产业基金投资项目之十九——中芯宁波

中芯集成电路（宁波）有限公司

一 公司简介和发展历程

中芯集成电路(宁波)有限公司是国内最大的芯片制造企业中芯国际的合资子公司，由中芯国际、国家集成电路产业投资基金和北仑产投基金等联合投资，目前注册资本18.2亿元人民币，是宁波市芯片制造领域的重点引进单位。大集金定增之后大概占35%。

中芯宁波落户浙江省宁波市北仑区，目前有位于小港装备产业园已经实现规模量产的N1项目，以及位于柴桥集成电路产业聚集区（芯港小镇）的N2项目，N2项目规划有更大规模产能。专注于高压模拟、射频前端、光电集成等特种工艺技术开发，采用专业化晶圆代工(Foundry)与定制化设计生产(ODM)相结合的新型商业模式。

2016年启动项目前期筹备，年底完成工商注册。

2016年底，公司完成对宁波日银IMP所有产品及工艺的知识产权，以及生产设备的收购。

2018年3月，正式启动N1（8吋）产线建设，同年11月，N1产线投产。

2018年6月，N2项目完成土地摘牌，同年11月，N2产线项目开工。

核心团队以中芯国际特种工艺团队为基础，吸引曾就职于英特尔、台积电、瑞萨、应用材料、霍尼韦尔等企业的资深员工加入。

技术定位于国内产业布局相对薄弱的高压模拟、射频前端和光电集成等特种芯片领域，坚持自主工艺、持续科技创新。

市场覆盖移动通信4G\5G射频领域、智能家电和工控的高压驱动领域、包括新能源汽车自动驾驶在内的汽车电子领域、涉及增强现实及虚拟现实的硅基微显示领域。

采用符合模拟芯片特点的新型商业模式："专业化晶圆代工(Foundry)与定制化产品代工(VODM)" 相结合。

二 公司产品

一、高压模拟

１.高压驱动（芯片）

让我们看看高压驱动芯片是如何帮助电机控制和功率产品设计者节省空间、减少元件数量、提高可靠性、同时提供增强型保护功能的。

现代工业与应用产品的设计者们压力不断增加，在减小产品体积和减少元件的同时还要提高系统的整体性能和可靠性。同时价格和进入市场时间方面的需求意味着上述目标还必须在不花费过大成本或增加项目开发周期的前提下实现。目前，最新的高压芯片技术正帮助工程师们解决基于逆变器的电机调速驱动系统流程化设计问题，此类系统在工业应用中日益增多。此外，同样的综合技术也可以为通用变换电路、开关电源和UPS带来好处。

变速电机驱动为家用、工业、商业设备带来很多好处，比如空调，这些好处包括：高效率、高可靠、低振动、低电子干扰和低噪声。在设计中使用的IGBT和MOSFET功率级必须得到有效保护（比如短路，过流和接地错误的情况），使它们免于损坏。除了保护电路，这些错误状态必须被检测到才能实现保护功能。至今，必要的线性电流反馈电路和过流保护还需要使用体积大、费用高且装配困难的分立元件完成。为此IR公司推出了最新的高速高电压IGBT控制芯片，这些芯片使用了IR公司专有的高压IC技术，可提供完善的保护功能，为设计者节约多达50％的印制板空间。

产品设计中采用IR的HVIC技术来驱动MOSFET和IGBT是非常理想的，其中门驱动输出采用了欠压保护CMOS电路。这项技术通过集成低压驱动器和高压电平移位器在单个芯片内实现了高压侧门驱动器和低压侧门驱动器。通过使用这项技术，IR公司已经开发出了一系列门驱动和传感芯片，并带有丰富的保护电路，包括接地错误保护（只在高端系统中提供一次性的保护），除了这些先进的功能外，芯片还具有高噪声抑制的特点，元件数量是光耦和变压器式方案的30％，且只需要一半的电路板面积。

基于现有工艺技术，利用中芯宁波研发团队在0.18μm, ~0.13μm逻辑、电源管理芯片等先进制程上的工艺研发经验，结合工艺、设计团队的高压模拟芯片工艺研发、产品设计能力，进一步缩小器件尺寸、提升器件可靠性、加入新的不同电压与应用的器件、拓展工艺与产品类型，包括9大类68种，工艺节点从0.8um至5um，涵盖CMOS, Bipolar, BiCMOS, EEPROM, VDMOS, BCD, SOI等众多工艺品种，工作电压范围从3.3/5.5V到600V，乃至1200V，主要用于模拟、模数混合、和射频电路产品制造，高压大功率器件及电路等特种应用。

２.监控复位

监控复位是什么？

微处理器是一个复杂又单一的东西。它启动的方式一成不变，严格、准确地重复地执行着函数功能。我们可以当微处理器已经稳定进入启动程序后，发送一个复位操作来让微处理器执行正确的程序指令。当复位信号结束，微处理器的部分寄存器(根据微处理器型号而不同)将会重新初始化为默认值。微处理器也会从一个固定的地址重新开始执行。因此，设计一个复位方案对于避免系统锁死、执行程序出错或者是非易失性flash读写错误导致的系统崩溃将是非常致关重要的。

其实，复位电路的设计也可以非常简单，毕竟其功能比较单一：只需要当微处理器的上电时，保持复位状态，而当电压等条件满足设计要求时，才结束保持复位状态。但在设计过程中如何定义“复位”“结束复位”“特殊的工作时间”将是非常另人头痛的事情，更头痛的事情就是设计满足所有条件的电路。

如此复杂的设计也便得不少厂商提供集成芯片来为工程师们解决这个头痛问题。于是，一个新的专有名词也就引入了“复位监控”。从设计经验来看，建议工程师在大多数嵌入式系统中使用“复位监控”芯片。因为，分立元件建立复位监控需要太多的经验，而这些经验是许多许多工程师们所欠缺的。在嵌入式设计方案中，复位监控芯片是必选项，完全忽略阻容复位、二极管、三极管等复位电路。虽然这些典型电路广泛存在于设计说明书的示例里。

基于收购的原日银IMP监控复位芯片设计技术，采用成熟的中芯国际工艺平台流片，具有高精度、低功耗、低温漂的特点。该系列产品检测电压涵盖大部分电子产品需求。主要与微处理器(MCU)搭配使用。随着物联网(IoT)的兴起，MCU的应用范围越来越广，连带看门狗监控类芯片的市场规模也逐步攀升。主要用于微处理器复位电路，电池供电系统，上电复位电路，供电检测电路等。

３.40V SOI BCD

在自有200V/400V SOI BCD的基础上，结合中芯国际0.18μm, ~0.13μm的PMU工艺，中芯宁波推出0.18μm 40V power SOI BCD 工艺平台，具有导通电阻低，耐压高，可靠性高，噪声与串扰小，无latch up等优点，是下一代移动快充电源管理芯片的最佳选择。

BCD（BIPOLAR-CMOS-DMOS）是一项重要的功率集成电路制造技术。意法半导体在八十年代中期发明了这一在当时堪称技术革命的功率芯片技术，并在此后不断地开发完善BCD技术。BCD现已发展成一系列硅制造工艺，每种BCD工艺都具备在同一颗芯片上成功整合三种不同制造技术的优点，包括用于高精度处理模拟信号的双极晶体管，用于设计数字控制电路的CMOS（互补金属氧化物半导体）和用于开发电源和高压开关器件的DMOS（双扩散金属氧化物半导体）。

在SOI（绝缘体上硅）衬底上集成BCD的解决方案适合与电子医疗、汽车安全、音频相关的特定的高价值应用。

二、射频前端

射频前端是射频收发器和天线之间的一系列组件，主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等，直接影响着手机的信号收发。

其中：功率放大器(PA)用于实现发射通道的射频信号放大；

天线开关(Switch)用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换；滤波器(Filter)用于保留特定频段内的信号，而将特定频段外的信号滤除；双工器(Duplexer和Diplexer)用于将发射和接收信号的隔离，保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作；低噪声放大器(LNA)用于实现接收通道的射频信号放大。

射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。

射频前端芯片与处理器芯片不同，后者依靠不断缩小制程实现技术升级，而作为模拟电路中应用于高频领域的一个重要分支，射频电路的技术升级主要依靠新设计、新工艺和新材料的结合。

行业中普遍采用的器件材料和工艺平台包括 RF CMOS、SOI、砷化镓、锗硅以及压电材料等，逐渐出现的新材料工艺还有氮化镓、微机电系统等，行业中的各参与者需在不同应用背景下，寻求材料、器件和工艺的最佳组合，以提高射频前端芯片产品的性能。

一款终端往往需要支持多个频段，这种频段的增加直接导致射频前端设计复杂度的提升，往往方寸之间就要容纳上百个元器件。特别是千兆级网络的来临，多载波、高阶的调制、4×4 MIMO等技术的融入令前端设计复杂度直线提升，复杂度的提升直接意味着成本的增加，并在手机BOM成本中占有越来愈高比例，足见其重要性。

晶圆级微系统合成

• 晶圆级微系统集成(uWLSI )是中芯宁波自主知识产权的技术平台；
• 客户提供模组产品需求；
• 中芯宁波提供射频前端模组晶圆级微系统整合技术平台；
• 客户自行提供系统集成设计方案 或 中芯宁波联合设计合作方提供系统集成设计方案；
• 中芯宁波 提供规模化生产并交付射频前端模组产品给客户；
• 为客户提供E2E、可定制、全套本土化射频模组解决方案。

射频绝缘体上硅0.13um RFSOI

• 0.13微米RFSOI 技术平台转移自中芯国际，中芯宁波在此基础上进行了工艺和模型优化； 中芯宁波的0.13微米RFSOI 技术平台目前依托中芯国际上海厂8英寸生产线为客户提供代工服务;客户提供芯片设计方案，中芯宁波提供规模化生产；中芯宁波的0.13微米RFSOI及后续升级技术平台未来将在上海和宁波8英寸生产线为客户提供代工服务。

射频绝缘体上硅 55nm RFSOI

55纳米RFSOI是中芯宁波自主研发的技术平台中芯宁波55纳米RFSOI技术平台目前依托中芯国际北京厂12英寸生产线正在研发中;客户提供芯片设计方案，中芯宁波提供规模化生产；中芯宁波55纳米RFSOI技术平台未来将在北京和宁波12英寸生产线为客户提供代工服务。

集成被动元件-电阻、电容、电感

• 整合被动器件IPD技术平台转移自中芯国际，中芯宁波在此基础上进行了工艺和模型优化； 中芯宁波的整合被动器件IPD技术平台目前依托中芯国际上海厂8英寸生产线为客户提供代工服务;客户提供芯片设计方案，中芯宁波提供规模化生产；中芯宁波的整合被动器件IPD及后续升级技术平台未来将在上海和宁波8英寸生产线为客户提供代工服务。

面声波滤波器和体声波滤波器

客户提供目标滤波器产品参数规格；

NSI提供自主知识产权的SAIFR体声波滤波器技术，包括谐振腔、设计规则及性能指标；

NSI为不同客户定制化提供第三方滤波器版图设计服务或直接采用客户提供的设计方案；

NSI交付给客户Filter产品，客户或第三方滤波器设计合作方拥有该Filter产品的设计专利；

三、光电集成

光电集成是指把光器件和电器件集成为有某种光电功能的模块或组件。用分立器件的管件集成在同一块半导体基片上的，称为“单片集成模块”，它是光电集成的发展方向。

用于集成的光器件可以是激光器、发光二极管、光检测器、光放大器、光调制器、光开关、光耦合器和光波分复用器件等。用于集成的电器件可以是驱动电路、控制电路和放大电路等电路。光电集成在光纤通信系统中可构成光发送机、光接收机、光中继器和光波分复用器等组件。采用光电集成具有提高系统可靠性、提髙调制速率、降低噪声以及减小寄生电感和电容的影响等优点。

四、设计服务

中芯宁波设计服务提供了从0.13um到40nm技术节点的RFSOI平台支持，以及高压模拟产品的定制化服务,帮助客户基于NSI工艺进行芯片设计。

为了简化客户的设计过程，中芯宁波还提供工艺设计工具包（PDK）技术文件，参考流程，帮助客户成功实现量产。

工艺平台支持：高压模拟/射频前端

设计支持：技术文件，模型仿真，定制化设计

流片封装测试：【流片】中芯宁波为客户提供多项晶圆片（MPW）服务，降低产品原型的成本。同时也提供完整光罩的NTO服务。

三 公司业务进展

2019年EV集团与中芯宁波携手，实现砷化镓射频前端模组晶圆级微系统异质集成。开发业界首个砷化镓射频前端模组晶圆级微系统异质集成工艺技术平台。这对于开发4G和5G智能手机以及其他手持设备所需的下一代高性能超紧凑型射频前端芯片组来说，是一个重要的里程碑。高性能、超紧凑射频前端微系统组件，对于5G无线终端的成功至关重要。为了支持客户及其下一代无线终端的射频前端模组产品，满足更低插损、更高能效、超微型化等苛刻要求，必须提供更先进的晶圆级多芯片异质集成工艺解决方案，力助客户产品达标并且快速实现量产。