ReRAM+BCD
芝能智芯出品
在半导体领域，Weebit Nano和DB HiTek的战略合作宣布为电源管理半导体设计带来了革命性的改变，将Weebit的电阻式随机存取存储器（ReRAM）成功集成到DB HiTek的130nm双极-CMOS-DMOS（BCD）工艺中，标志着在模拟、混合信号和电源设计半导体领域迈出了重要一步。
一）单片集成与设计简化
通过ReRAM和BCD技术的协同作用，通关键目标之一是实现单片集成，让模拟、数字和功率组件能够无缝地共存于同一芯片上，不仅仅简化了设计流程，还提升了整体系统性能，高度集成的电路将降低与外部组件和多个芯片相关的复杂性。
DB HiTek采用Weebit的ReRAM可看作是未来行业广泛采用的早期指标。这一合作为其他代工厂和半导体制造商探索将Weebit的ReRAM集成到其工艺中奠定了先例，进一步加速了行业向先进半导体解决方案迈进的步伐。ReRAM的多功能性，将其定位为跨多种应用的解决方案。从消费电子产品到工业系统和物联网（IoT）设备，ReRAM的适应性使其成为新兴技术和下一代电子设备的首选存储技术。这种多功能性为各个行业的创新和定制开辟了新的可能性。作为一种BEOL技术，ReRAM集成在半导体制造的后期阶段。这种集成方式简化了整个过程，避免了对前端组件的干扰，并允许直接合并到现有的BCD流程中。ReRAM的简单堆栈设计有利于其在BEOL中的无缝集成，而无需进行大量修改。ReRAM易于集成，加上其高耐用性、高温可靠性和低功耗的特性，使其成为BCD工艺中优于闪存的有利选择。简化的集成工艺和减少的工艺调整需求提高了半导体设计的整体效率和性能。
ReRAM与DB HiTek的BCD工艺的集成为半导体生态系统带来了多项关键优势：
● 经济高效的制造：Weebit的ReRAM技术在制造过程中仅需要2个额外的掩模，而闪存则需要10多个，直接影响制造成本和周期时间。
● 增强的系统集成：ReRAM集成在BCD工艺中，使模拟、数字和电源组件能够在单个芯片上无缝共存，简化了设计过程。
● 能源效率：利用ReRAM的低功耗特性与BCD工艺的电源管理功能相结合，提高了整体能源效率，特别适用于功耗是关键因素的移动应用。
● 多功能性和定制化：合作使半导体设计人员能够根据特定应用需求灵活地定制集成电路。
从消费设备到工业控制系统和物联网设备，BCD工艺中ReRAM的优势将推动创新浪潮，塑造半导体设计的未来。
二）PMIC的改变
PMIC（电源管理集成电路）在现代电子系统中无处不在，每个电子设备都依赖于它们，PMIC的任务是控制系统内电力的流动和方向，为系统中的每个芯片设置电压电平（例如，3.3V、5V等），包括CPU、数模转换器（DAC）、模数转换器（ADC）和输入/输出（I/O）设备。由于这些组件之间的电压通常存在差异，许多产品内部使用多种电压，而PMIC可确保为每个组件提供正确的电压。此外，PMIC还充当从外部电源（如电池或墙壁插座）到各种组件的导管。PMIC的组合功能需求，通常使用BCD（双极-CMOS-DMOS）技术，使得在同一芯片上集成模拟元件（双极）、数字元件（CMOS）和高压晶体管（DMOS）成为可能，简化了整个设计过程，为设计人员提供了在同一芯片上集成PMIC、模拟和电源组件的优势。
随着产品的复杂性增加，PMIC在更复杂的系统中的工作也变得更具挑战性。为了应对多种需求，现代PMIC具有预编程和可调节的功能，并支持现场升级。这使得它们能够适应各种不同的要求，为不断变化的电子系统提供灵活性。到2026年，PMIC市场预计将增长至超过256亿美元，其中移动/消费类市场占据最大份额。多通道PMIC，尤其是需要为各种负载提供不同电压的多通道PMIC，在这一增长中占据主导地位。汽车和工业应用预计将是增长最快的领域，主要受到高级驾驶辅助系统（ADAS）和电动汽车中广泛使用的PMIC的推动。
电源管理在过去，主要目标是简单地调整电压以满足产品要求，随着电子复杂性的增加，PMIC逐渐引入了非易失性存储器（NVM）来管理电压调整。最初，简单的EEPROM被用于此目的，但随着时间的推移，PMIC内部的NVM功能变得越来越重要。随着NVM在PMIC中的重要性增加，业界正在寻找替代嵌入式闪存的新技术。BEOL（后端）NVM技术成为备受关注的选择。BEOL NVM技术无需与其他模拟组件妥协，可以在后端制造线上集成。作为一种BEOL NVM技术，铁电RAM（FRAM）是一种选择，但其无法满足高温要求。磁阻RAM（MRAM）作为一种BEOL技术，通常能够承受高温。然而，MRAM的复杂性和高昂的制造成本使其不太适合模拟市场。
通过其简化的集成和经济高效的制造，为PMIC和模拟电源管理组件提供了一种有前途的替代方案。
