Halbleiterfertigung und ASIC-Design Vom Wafer bis zum Final Test: ams Osram baut europäische Foundry-Kapazitäten aus

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Mahdi Mekic, General Manager der Business Line Full Service Foundry bei ams Osram, spricht im Interview über die technologische Ausrichtung des europäischen Standorts, die Bedeutung von Automotive-Grade-0-Prozessen und die Vorteile durchgängiger Lieferketten für analoge und Mixed-Signal-Designs.

Wer heute kundenspezifische analoge oder Mixed-Signal-ICs entwickelt, steht oft vor fragmentierten Lieferketten: Die Waferfertigung findet bei einer Pure-Play-Foundry statt, während das Packaging und die Endprüfung über externe Dienstleister koordiniert werden müssen. Das bindet Ressourcen und erhöht die Schnittstellenkomplexität. Einen anderen Weg gehen integrierte Full-Service-Anbieter, die den gesamten Prozess von der Prototypenfertigung über das Design-Kit bis hin zum final getesteten Baustein unter einem Dach vereinen.

Mahdi Mekic, General Manager der Business Line Full Service Foundry bei ams Osram, erläutert im Interview, welche Rolle der europäische Standort für die Automobil-, Industrie- und Medizintechnik spielt, wie Entwickler von einer TSMC-kompatiblen Portierungsstrategie profitieren und wo die technischen Grenzen und Stärken des bestehenden Portfolios liegen.

ELEKTRONIKPRAXIS: Welche Prozessplattformen beziehungsweise Prozessknoten umfasst Ihr aktuelles Angebot, und welche Prozessdesign-Kits (PDKs) und Design-Supportleistungen bieten Sie an?

Mahdi Mekic: Die Foundry von ams Osram ist auf 180-nm- und 200-mm-Technologien ausgerichtet. Wir bieten 350 nm weiterhin als Teil unseres Legacy-Portfolios an, konzentrieren uns derzeit jedoch auf den Ausbau unserer Kapazitäten im Bereich 180 nm mit 3,3-V-, 5-V- und BCD-Prozessvarianten. Darüber hinaus sieht unsere Technologie-Roadmap die Einführung einer 110-nm-Technologie vor. Dabei handelt es sich um eine kundenspezifische, rauscharme Entwicklung, die aktuell in einer Partner-Foundry gefertigt wird. Ein wesentliches Merkmal unseres Standorts in der Europäischen Union ist die Kombination aus CMOS-Waferfertigung in Automotive-Grade-0-Qualität, integrierten optischen Filtern und Through-Silicon-Via-Technologie (TSV) an einem Standort.

Unser Design-Support-Team, ein umfangreiches IP-Portfolio und präzise Simulationsmodelle unterstützen den IC-Entwicklungszyklus. Vom Schaltungsdesign über Backend-Anforderungen bis hin zum Lieferkettenmanagement, einschließlich Wafertests, Package-Auswahl und Endprüfung (Final Test), begleiten wir den Prozess als zentraler Ansprechpartner. Nach Auswahl der Prozesstechnologie erhalten unsere Kunden unser Prozessdesign-Kit („hitkit“), Simulationsmodelle und den Multi-Product-Wafer-(MPW)-Service für die Prototypenfertigung. Bei Bedarf ergänzt ein Netzwerk aus 69 Design-House-Partnern diesen Support.

ELEKTRONIKPRAXIS: Wie unterstützen Sie Entwickler dabei, ein Design auf Ihre Plattformen zu portieren. Vor allem im Hinblick auf Co-Engineering, Designregeln und Test-Flows?

Mahdi Mekic: Unsere Fertigungsprozesse sind mit den Technologien von TSMC kompatibel, wodurch die Portierung von Designs auf unsere Fab vergleichsweise unkompliziert verläuft. Unser PDK „hitkit“ (High Performance Interface Toolkit) stellt alle erforderlichen Bausteine bereit, um analoge und Mixed-Signal-Designs zu entwickeln. Es umfasst Modelle für die Schaltungssimulation, siliziumqualifizierte Bibliotheken, IP-Blöcke, Verifikationsregelsätze und spezielle Utilities.

Das PDK ist mit gängigen EDA-Tools kompatibel und unterstützt durchgängige Workflows für RF- und Mixed-Signal-Designs sowie ein Mixed-Signal-Bibliothekskonzept für rauschempfindliche Anwendungen. Zusammen mit unserem Design-Support-Team und externen Design-Häusern sichern wir kurze Durchlaufzeiten von der Designphase über die Prototypenfertigung bis zur Serie ab.

ELEKTRONIKPRAXIS: Welche HV- und Mixed-Signal-Qualifizierungsprozesse haben Sie etabliert, etwa im Hinblick auf AEC-Q-Konformität oder Lebensdauertests?

Mahdi Mekic: Unsere Foundry ist nach Automotive Grade 0 qualifiziert und erfüllt die Anforderungen von QS9000 sowie weiterer Qualitäts- und Umweltstandards wie ISO 9001, ISO/TS 16949, ISO 13485 und EMAS. Für Kunden, die sich für unser Komplettservice-Angebot entscheiden, umfasst das Leistungsspektrum zur vollständigen Produktqualifizierung Temperaturwechseltests, Hoch- und Tieftemperaturtests, Lebensdauertests sowie AEC-Q-Konformitätstests.

ELEKTRONIKPRAXIS: Welche Leistungskennzahlen (KPIs) und Metriken stellen Sie Ihren Kunden zur Verfügung, beispielsweise zu Ausbeute, MTTF/FIT und Qualifizierungsdauer?

Mahdi Mekic: Über unser webbasiertes Informationssystem i-Foundry erhalten Kunden direkten Zugriff auf die Fertigungsdaten, um ihre Produkte von der Prototypenfertigung bis zur Großserie zu verfolgen. Die Plattform liefert rund um die Uhr Statusberichte aus dem Engineering, WIP-Berichte (Work-in-Progress) sowie Daten aus Wafer-Probe-Tests und Endprüfungen.

ELEKTRONIKPRAXIS: Wie handhaben Sie kundenspezifische Prozessvarianten und das Änderungsmanagement über den Produktlebenszyklus hinweg?

Mahdi Mekic: Viele Kunden nutzen unser Angebot, um maßgeschneiderte, kundenspezifische Prozessvarianten für anspruchsvolle Applikationen zu realisieren. Unter Einbindung unserer TCAD-Experten unterstützen wir bei der Entwicklung neuer Bauelementetypen mit spezifischen Eigenschaften. Unsere Technologieentwickler passen die Fertigungsprozesse gezielt an, um passgenaue Varianten bereitzustellen.

ELEKTRONIKPRAXIS: Wie integrieren Sie Test- und Packaging-Kapazitäten in Ihre Roadmap, und welche Optionen bestehen für die Prototypenfertigung gegenüber der Großserie?

Mahdi Mekic: Im Gegensatz zu Pure-Play-Foundries, die sich auf die CMOS-Waferfertigung konzentrieren, reicht unser Leistungsangebot bis hin zum verpackten und getesteten Baustein. Basierend auf unserer Testerfahrung haben wir ein Test-IP-Portfolio aufgebaut und bieten Testkapazitäten für Hochspannung, niedrige Ströme, Mixed-Signal, RF, digitale Hochgeschwindigkeit, rauscharme Audioanwendungen sowie optoelektronische Tests.

Für das Packaging ergänzen wir unsere hauseigene Keramikmontage für Engineering-Muster durch Kunststoffmontagen qualifizierter Packages für die Serienproduktion. Das reicht von Standardgehäusen über System-in-Package-Module bis hin zu Flip-Chip- und Chip-Scale-Packages.

ELEKTRONIKPRAXIS: Können Sie eine (anonymisierte) technische Fallstudie nennen, bei der Ihre Foundry-Dienstleistungen die Markteinführungszeit verkürzt oder die Zuverlässigkeit erhöht haben?

Mahdi Mekic: Unsere Kunden aus Consumer-, Medizin- und Industriebereichen schätzen vor allem die geschlossene Kette aus CMOS-Wafer, Wafer-Bearbeitung (Dünnen, Bumping, Sägen), Wafer-Tests, Packaging, Produktqualifizierung und Endprüfung aus einer Hand. Dies vereinfacht die Lieferkette und verkürzt Entwicklungszyklen sowie Produktionshochläufe. Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit belegt unsere Automotive-Grade-0-Zertifizierung die Einhaltung strenger Qualitätsvorgaben auch unter extremen Einsatzbedingungen. (heh)

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