Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2025

63 2025 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ менения, поэтому возможность их приобретения на внешнем рынке или даже изучения зарубежных об- разцов крайне затруднительна. Анализируя возможности производ- ства представленных в статье микро- схем, можно сделать следующие вы- воды: оптимальным вариантом про- изводства СВЧ МИС является техно- логический процесс 65 нм. На этом техпроцессе изготавливает СВЧ МИС Xphased. Более мелкая проектная норма значительно повышает стои- мость (см. рис. 13). Второй техпро- цесс, который можно рассматривать как подходящий, – это SiGe 90...180 нм БиКМОП, также можно рассмат- ривать и GaAs 100 нм pHEMT. На стоимость интегральных микро- схем влияют следующие факторы: l площадь элементов на кристалле; l технология изготовления; l вид обрабатываемого сигнала (ана- логовый, цифровой, гибридный); l производитель. В соответствии с имеющимися экс- пертными данными 2021 г. ориенти- ровочная стоимость производства подобных изделий тайваньской TSMC – см. табл. 3. Как видно из таблицы, стоимость СВЧ МИС зависит от объема производимой партии и существенно уменьшается при заказе партий от 1 млн штук и фактически является себестоимостью производства кристалла в партиях та- кого масштаба [17]. В настоящее время сложно провести точный анализ стоимости СВЧ МИС и кристаллов вследствие от- сутствия данных от фабрик ввиду санкций, но можно предположить, что цены на СВЧ МИС изменились не так значительно. По экспертным оценкам (данные 2022 г.), инженерный запуск SiGe БиКМОП, на котором можно сде- лать аналоги СВЧ МИС Renesas: шаблоны ~ $200 000, пластина 200 мм ~ $7000, а ориентировочная стоимость пластины и кристалла при разных технологических про- цессах отражена в табл. 4. По экспертным оценкам, ориентиро- вочная стоимость пластины и кри- сталла по технологическому про- цессу 65 нм КМОП тайваньской фабрики TSMC отражена в табл. 5 (данные 2022 г.). Проектирование СВЧ МИС процесс дорогостоящий, и самым большим препятствием для вывода дизайна СВЧ МИС на рынок является стои- мость набора масок. Важно отме- тить, что приводимые стоимости кристаллов не включают стоимость разработки, отбраковки, тестирова- ния, маркетинга, накладных расхо- дов связанных с неполной реализа- цией изготовленных пластин и т.д., поэтому фактические значения могут быть существенно выше. Производство пластин – это цикл производства с помощью литогра- фии, с помощью осаждения, травле- ния и других технологических эта- пов. Передовые технологии предпо- лагают использование более 60 уни- кальных слоеев литографии и сопут- ствующих этапов. Для каждого слоя требуется уникальный фотошаблон. Набор всех масок называется ком- плектом масок, проще говоря, это группа трафаретов, содержащих ди- зайн микросхемы. Для каждого уни- кального дизайна микросхемы требу- ется свой набор масок [28]. При технологическом процессе 90–45 нм наборы масок стоят порядка сотен тысяч долларов. При технологическом процессе 28 нм они превышают $1 млн. При 7 нм стоимость увеличива- ется до $10 млн, и когда пересекается барьер в 3 нм, наборы масок прибли- жаются к диапазону в $40 млн [28]. Литография полупроводников и набор масок для пластин значи- тельно продвинулись в последние годы. По мере перехода на наномет- ровые технологии цена набора масок росла экспоненциально. Стоимость масок снижается с каж- дым годом из-за зрелости производ- ственного процесса и других факто- ров, таких как рыночный спрос, конкурентная среда и т.д. Однако, когда вводится новый процесс, цена набора масок для пластин стано- вится заоблачной, что позволяет лишь нескольким крупным компа- ниям освоить его. Так, например, по экспертным оценкам, производство передовых МИС на TSMC по тех- нологическому процессу 7 нм стоило от $50 млн до $75 млн [28]. Партия СВЧ МИС (SiGe), диапазон частот Ku СВЧ МИС (GaAs), диапазон частот Ka Цифровой beamformer (28 нм) Стоимость кристалла/ Стоимость СВЧ МИС, $ Стоимость кристалла/ Стоимость СВЧ МИС,$ Стоимость кристалла/ Стоимость DBF,$ 2 000 140/195 150/210 760/1050 10 000 30/40 55/75 155/215 1 000 000 3/4 35/45 7/9 10 000 000 2/3 30/40 5/7 Таблица 3 О риентировочная стоимость СВЧ МИС (экспертные данные 2021 г.) Стоимость, $ 65 нм КМОП 130 нм SiGe БиКМОП 100 нм GaAs Шаблоны 1 400 тыс. 200 тыс. 100 тыс. Пластина 9 тыс. (300 мм) 7 тыс. (200 мм) 20 тыс. (150 мм) Кристалл на пластине 4 (2200 шт/пл) 8 (900 шт/пл) 40 (500 шт/пл) Примечание 5х5 кв. мм,8 каналов 5х5 кв. мм,8 каналов 5х5 кв. мм,4 канала Таблица 4 Таблица 5 Стандартный размер кристалла 12 кв. мм Технологический процесс 65 нм Количество кристаллов в пластине 100 Стоимость MPW $145 000 Стоимость набора масок $1 400 000 Количество пластин 25 Стоимость пластины при производстве 25 пластин $205 000