Apple將成模擬IC技術(shù)重要推手？

　　蘋果，有可能在未來幾年對類比IC市場帶來深遠(yuǎn)影響;因此非常值得去思考蘋果目前在類比領(lǐng)域做了什么，那些方面的進(jìn)展可能對該公司有幫助，以及那些進(jìn)展有多少與制造相關(guān)。

　　我們知道在那座位于美國矽谷圣荷西North First Street上的晶圓廠，里面的設(shè)備來自于包括應(yīng)用材料(Applied Materials)、日立(Hitachi)、Novellus與ASML;該座晶圓廠每月產(chǎn)能可達(dá)7,000片8寸晶圓，制程節(jié)點從0.6微米到90奈米。值得注意的是，類比晶片制程的“甜蜜點”，目前仍在0.35微米至0.18微米之間。

　　此外我們也知道，蘋果一年為iPhone與iPad采購的類比元件數(shù)量，金額估計約20~25億美元;那些元件的大宗包括客制化電源管理IC、客制化程度較低的音訊編碼元件，以及各種感測器，包括運動感測器與觸控螢?zāi)桓袦y元件。如果我們要賭蘋果會在新購入晶圓廠生產(chǎn)這三種元件之中的哪一種，電源管理晶片似乎中獎的可能性最大;因為無論如何巧妙打造，類比元件都能演變?yōu)槎喙?yīng)來源的成熟商品，但要微縮電源管理IC的功能仍是一大挑戰(zhàn)。

　　舉例來說，英特爾(Intel)嘗試在Haswell系列處理器上整合電源管理功能，其目標(biāo)是把PC主機(jī)板上的電源與散熱區(qū)域縮小，以催生更新一代的迷你PC主機(jī);但是動輒使用數(shù)十安培電力的機(jī)器并不容易微縮，英特爾甚至又回去使用更傳統(tǒng)的核心電壓穩(wěn)壓器(Vcore regulator)。

　　在行動裝置的情況下，電源管理IC是針對每款手機(jī)或平板裝置客制化的，而且根據(jù)手機(jī)功能性，可能會非常復(fù)雜;在一顆晶片上最多有26或28個不同的元件，包括2~3個300 mA開關(guān)模式穩(wěn)壓器，22或24個低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)，還有鋰離子電池充電監(jiān)測控制器，以及數(shù)個LED背光驅(qū)動器。蘋果是采用Dialog Semiconductor 做為上述元件的供應(yīng)商。

　　要做到那樣的整合度，需要大量的辛苦工作而非任何特殊技術(shù);你需要讓LDO與其他電壓控制器順序開啟/關(guān)閉裝置(或者以時脈排序)，以回應(yīng)來自于手機(jī)應(yīng)用處理器與基頻處理器的指令。以BiCMOS或BCD制程將功率電晶體植入CMOS基板的方法是目前最廣為人知的，甚至對那些需要拋棄記憶體制造、轉(zhuǎn)向服務(wù)類比客戶的亞洲晶圓廠來說。

　　功率電晶體植入能緩沖來自于以0.18~0.13微米制程生產(chǎn)的CMOS控制邏輯的電源(電池或AC轉(zhuǎn)接器);我們可以打賭，蘋果從Maxim收購的晶圓廠應(yīng)該也包含了電晶體植入機(jī)制。

　　用于感測器的生產(chǎn)合理嗎?

　　有分析師猜測，蘋果新買的晶圓廠將支援先進(jìn)的感測器原型制作;蘋果每年花在運動感測器上的采購金額約為7.5億美元，包括支援定位服務(wù)的計步器，能為了導(dǎo)航或是廣告目的，追蹤你的行動。值得一提的是，美國加州大學(xué)柏克萊分校的睡眠科學(xué)研究人員表示，蘋果iPhone內(nèi)建的感測器敏感度與解析度，足以放在床墊下監(jiān)測使用者的睡眠情況。如果是這樣，Jawbone、 Fitbit等公司的智慧手環(huán)或是各品牌的智慧手表可能會顯得多余。

　　雖然蘋果應(yīng)該是與感測器供應(yīng)商非常努力地密切合作，特別是在價格方面，我卻沒有感覺到最近相關(guān)技術(shù)有任何突破。MEMS感測器制造的研發(fā)一直在持續(xù)，以降低對大量化學(xué)蝕刻的依賴;在MEMS的制造過程中，通常需要在晶片上挖掘溝槽、隧道或是孔洞──這是為了制作能讓超微小可移動零件在其中移動的腔室──然后將孔洞密封起來以防潮、或是防止其他環(huán)境污染物。

　　MEMS供應(yīng)商如InvenSense、mCube都擁有一些特殊制造技術(shù);到目前為止，蘋果則曾經(jīng)采用來自Bosch、InvenSense與意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)的MEMS元件。無論如何，此處的目標(biāo)是藉由減少制程步驟來降低成本，不涉及感測器本身的改變;而隨著專門生產(chǎn)MEMS元件的晶圓廠越來越多，這是蘋果不需要用自己的研發(fā)晶圓廠來解決的問題。

　　而涉及RF MEMS元件的問題就可能需要一個研發(fā)晶圓廠──數(shù)量越來越多的微型天線開關(guān)插入周期，可能為蘋果的工程師帶來挑戰(zhàn);這已經(jīng)是個存在20年的老問題了，市場研究機(jī)構(gòu)Semicon的分析師Tony Massimini認(rèn)為，蘋果很有可能就是那個可以成功推動RF MEMS技術(shù)起飛的廠商，而該公司新購的晶圓廠就是為了這個目的。

　　此外還有其他感測器領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，也可能是蘋果正試圖克服的;舉例來說，蘋果可能對研發(fā)利用光譜儀或其他波長感測半導(dǎo)體元件的高精度氣體與化學(xué)感測器有興趣。目前產(chǎn)業(yè)界有大量感測器技術(shù)正在探索新應(yīng)用，例如已經(jīng)內(nèi)建于Apple Watch的脈搏血氧儀，還有皮膚水分感測器以及心電圖探針。

　　有一家公司正在開發(fā)不相混(immiscible)的半導(dǎo)體元件，能在分子等級讀取液體的化學(xué)成分;還有另一家公司開發(fā)了紅外線光譜儀，可提供分子等級的食物、藥物與燃料成分分析。雖然上述這些元件的成功，可能取決于經(jīng)過特殊調(diào)校的半導(dǎo)體制程技術(shù)，很難說蘋果是否會參與這些開發(fā)。

　　蘋果的應(yīng)用程式介面例如iHealth，讓感測器開發(fā)商能更容易將元件與iPhone連結(jié)，但問題仍在于該公司對相關(guān)開發(fā)案的參與程度;而蘋果是否真的會成為大量類比產(chǎn)品發(fā)展的幕后推手呢?讓我們繼續(xù)觀察下去!