BCD工艺凭什么成为主流？
什么是bcd工艺？
bcd工艺是1986年由st首次推出的一种单晶片集成工艺技术，这种技术能够在同一芯片上制作双极管bipolar，cmos和dmos 器件，它的出现大大地减小了芯片的面积。
可以说，bcd工艺充分发挥了bipolar驱动能力、cmos高集成度和低功耗、dmos高压大电流通流能力的优势。
其中，dmos是提升功率和集成度的关键。
随着集成电路工艺的进一步发展，bcd工艺已经成为pmic的主流制造技术。
bcd工艺截面图，图源网络，谢谢
bcd工艺的优势
bcd工艺把bipolar器件、cmos器件、dmos功率器件同时制作在同一芯片上，整合了双极器件bipolar的高跨导、强负载驱动能力和cmos的高集成度、低功耗，使其互相取长补短，发挥各自的优点；同时dmos可以在开关模式下工作，功耗极低。 总而言之，低功耗、能效高、集成度高是bcd的主要优点之一。
bcd工艺可大幅降低功率耗损，提高系统性能，具有更好的可靠性。电子产品功能与日俱增，对于电压的变化、电容的保护和电池寿命的延长要求日益重要，而bcd所具备的高速节能的特点满足对高性能模拟/电源管理芯片的工艺需求。
bcd工艺的关键技术
bcd工艺典型器件包括低压cmos、高压mos管、各种击穿电压的ldmos、垂直npn/pnp和肖特基二极管等，有些工艺还集成了jfet、eeprom等器件，导致bcd工艺中器件种类多，因此在设计中除了要考虑高压器件和低压器件以及双击工艺和cmos工艺等的兼容性，还要考虑合适的隔离技术。
在bcd隔离技术上相继出现了结隔离、自隔离和介质隔离等多项技术。结隔离技术是将器件做在p型衬底的n型外延层上，利用pn结的反偏特性实现隔离，因为pn结在反偏下具有很高的电阻。 自隔离技术本质上也是pn结隔离，是依靠器件中源漏区与衬底之间形成自然的pn结特性实现隔离。
当mos管导通时源区、漏区与沟道都被耗尽区包围，与衬底之间形成隔离。当其截止时漏区与衬底之间pn结反偏，源区高压被耗尽区隔离。 介质隔离是利用氧化硅等绝缘介质实现隔离，在介质隔离和结隔离基础上结合二者优点还发展出了准介质隔离，通过选择性的采用上述隔离技术，实现高压和低压的兼容。
bcd工艺的发展方向
bcd 工艺技术的发展不像标准cmos 工艺那样，一直遵循moore 定律向更小线宽、更快的速度方向发展。bcd 工艺大致朝着三个方向分化发展：高压、高功率、高密度。
高压bcd方向
高压 bcd，可以在同一芯片上同时制造高可靠性的低压控制电路和超高压dmos 级电路， 可实现500-700v的高压器件的制作，但总体上bcd还是适合那些对功率器件尤其是bjt或大电流dmos器件要求比较高的产品，可用于电子照明和工业应用的功率控制。
目前制造高压bcd的技术是1979年由appel等人提出的resurf技术，利用轻掺杂的外延层制作器件，使表面电场分布更加平坦从而改善表面击穿的特性，使击穿发生在体内而不是表面，从而提高器件的击穿电压。轻掺杂是提高bcd击穿电压的另一个方法，主要是采用双扩散漏ddd（double doping drain）和轻掺杂漏ldd（lightly doping drain），在dmos漏区通过添加n型漂移区使原来n+漏极与p型衬底之间的接触变为n-漏极与p型衬底之间的接触，从而提高击穿电压。
高功率bcd方向
高功率bcd的电压范围在40-90v，主要用于需求大电流驱动能力、中等电压和简单控制电路的汽车电子。它的需求特点是大电流驱动能力、中等电压，而控制电路往往比较简单。
高密度bcd方向
高密度bcd，电压范围为5-50v，个别汽车电子会到70v。可以在同一个芯片上集成越来越多的复杂和多样化的功能。高密度bcd采用了一些模块化的设计思路，从而实现产品多样化，主要用于汽车电子应用。
bcd工艺的主要应用
bcd工艺广泛运用于电源管理（电源和电池控制）、显示驱动、汽车电子、工业控制等。电源管理芯片（pmic）属于模拟芯片的重要类型之一。bcd工艺与soi技术结合也是bcd工艺发展的一大特点。
towersemi bcd
tower semiconductor 业界领先的双极cmos-dmos（bco）技术采用低rdson ldmos、多种隔离方案结合高数字集成能力，在宽电压范围内提供高功率密度与效率，为电机驱动器、dc-dc转换器、电池管理芯片、pmic、负载开关、稳压器、led驱动器等消费类、通信类、计算类、汽车类和工业类应用带来显著优势。
tower semiconductor的电源管理平台旨在提供最大的灵活性，使客户能够制造出设计优化、集成度灵活的产品，确保一次完成芯片设计，从而实现快速上市。该技术覆盖了从低功率到高功率应用最高可达700v的电压范围，8英寸和12英寸晶圆上均可生产。tower semiconductor的多功能ip产品组合包括nvm、sram、rom、数字库和esd pcell，支持任何电源管理芯片的需求。
180nm | 5v-700v
0.18μm bulk bcd：tower semiconductor提供领先的0.18μmbipolar-cmos-dmos （bcd）平台，拥有当今最丰富的成熟且模块化的电源管理代工技术，采用通用pdk，提供多种隔离方案和可扩展的ldmos，可在bulk cmos晶圆上，在1.8v至140v的宽电压范围内，实现最低的rdson值。该平台非常适合12v/48v电池操作以及各种dc-dc转换器和pmic应用。对于更高阶的ecu，ts18pm平台使用密集的数字库和大量的存储器产品组合（包括otp及mtp）来高集成度。
65nm | 24v
65nm bcd：tower semiconductor的65nm 5v和1.2v/5v bcd平台带来最低的rdson并显著缩小裸片面积，非常适合汽车电源管理中多个次级pmic应用。该平台支持高达16v的操作电压，由位于日本uozu的工厂提供。tower semiconductor在至少两个不同地点的生产基地中，提供合格的200mm首要电源管理生产流程，以始终确保客户的长期供货与灵活产能。
tower semiconductor提供的电源技术服务于广泛的市场，从移动、计算机和其它消费类产品，到汽车、工业及低功耗可穿戴设备。tower semiconductor的解决方案能够高度整合最精密的电源控制并实现同类最佳的效率，满足终端产品对更高功率的持续需求。
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可以说，bcd工艺充分发挥了bipolar驱动能力、cmos高集成度和低功耗、dmos高压大电流通流能力的优势。
其中，dmos是提升功率和集成度的关键。
随着集成电路工艺的进一步发展，bcd工艺已经成为pmic的主流制造技术。
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bcd工艺的优势
bcd工艺把bipolar器件、cmos器件、dmos功率器件同时制作在同一芯片上，整合了双极器件bipolar的高跨导、强负载驱动能力和cmos的高集成度、低功耗，使其互相取长补短，发挥各自的优点；同时dmos可以在开关模式下工作，功耗极低。 总而言之，低功耗、能效高、集成度高是bcd的主要优点之一。
bcd工艺可大幅降低功率耗损，提高系统性能，具有更好的可靠性。电子产品功能与日俱增，对于电压的变化、电容的保护和电池寿命的延长要求日益重要，而bcd所具备的高速节能的特点满足对高性能模拟/电源管理芯片的工艺需求。
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bcd工艺典型器件包括低压cmos、高压mos管、各种击穿电压的ldmos、垂直npn/pnp和肖特基二极管等，有些工艺还集成了jfet、eeprom等器件，导致bcd工艺中器件种类多，因此在设计中除了要考虑高压器件和低压器件以及双击工艺和cmos工艺等的兼容性，还要考虑合适的隔离技术。
在bcd隔离技术上相继出现了结隔离、自隔离和介质隔离等多项技术。结隔离技术是将器件做在p型衬底的n型外延层上，利用pn结的反偏特性实现隔离，因为pn结在反偏下具有很高的电阻。 自隔离技术本质上也是pn结隔离，是依靠器件中源漏区与衬底之间形成自然的pn结特性实现隔离。
当mos管导通时源区、漏区与沟道都被耗尽区包围，与衬底之间形成隔离。当其截止时漏区与衬底之间pn结反偏，源区高压被耗尽区隔离。 介质隔离是利用氧化硅等绝缘介质实现隔离，在介质隔离和结隔离基础上结合二者优点还发展出了准介质隔离，通过选择性的采用上述隔离技术，实现高压和低压的兼容。
bcd工艺的发展方向
bcd 工艺技术的发展不像标准cmos 工艺那样，一直遵循moore 定律向更小线宽、更快的速度方向发展。bcd 工艺大致朝着三个方向分化发展：高压、高功率、高密度。
高压bcd方向
高压 bcd，可以在同一芯片上同时制造高可靠性的低压控制电路和超高压dmos 级电路， 可实现500-700v的高压器件的制作，但总体上bcd还是适合那些对功率器件尤其是bjt或大电流dmos器件要求比较高的产品，可用于电子照明和工业应用的功率控制。
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高功率bcd方向
高功率bcd的电压范围在40-90v，主要用于需求大电流驱动能力、中等电压和简单控制电路的汽车电子。它的需求特点是大电流驱动能力、中等电压，而控制电路往往比较简单。
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