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芯片原厂、代工巨头、IoT背书…FD-SOI起飞

在物联网与汽车市场,FD-SOI是替代FinFET的理想方案,而这需要业界一些真正强而有力的大厂登高一呼……

全耗尽型绝缘上覆硅(FD-SOI)工艺技术正从原本的“迟到”(too-late)位置摇身一变,成为可望在物联网(IoT)与汽车市场取代鳍式场效晶体管(FinFET)的理想替代方案了。对于许多人来说,业界主导厂商代表出席一场相关领域的业界活动,象征着为这项技术背书。kAwesmc

“我认为,FD-SOI正蓄势待发。也许还得经过几年的时间,但它终将获得新的动能,并发展成为一项关键技术,”International Business Strategies (IBS)创办人兼执行长Handel Jones指出。kAwesmc

相较于FinFET,FD-SOI具备更多优点。虽然FinFET的性能极高,但少了成本效率。FD-SOI基板虽然较昂贵,但工艺却较低功耗、bulk性 能更好,也更适用于RF——而这正是IoT的关键。从设计的观点来看,FD-SOI较简单,让工程师在硅后(post-silicon)仍能调整产品。
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VLSI Research调查选择FD-SOI的主要原因kAwesmc

“如果全球最大的公司——英特尔(Intel)在进入真正的14nm时遇到困难,你就会知道这项技术并不简单。”VLSI Research执行长Dan Hutcheson补充说,决定采用FD-SOI工艺存在一些商业因素。“最重要的原因在于其设计较简单,上市时程也变得更快了——特别是对于一家规模较小的组织而言。我知道有许多人反而不喜欢它像是便宜版的FinFET,但它确实如此。”
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VLSI Research针对半导体业者的FD-SOI发展蓝图展开调查kAwesmc

在日前于美国加州举行的FD-SOI研讨会上,业界大厂也支持Hutchenson的看法。恩智浦(NXP)详述采用28nm FD-SOI成功打造i.MX 7和其它8款处理器;Sony宣布正出货0.65 Volt GPS芯片;新思(Synopsys)、益华(Cadence)、Ciena和意法半导体 (STMicroelectronics)也陆续发表相关产品或研究成果;三星(Samsung)宣布今年有10款28nm工艺的产品投片,而 GlobalFoundries则将投入其于德勒斯登(Dresden)晶圆厂的大部份产能于22nm FD-SOI工艺。kAwesmc

Soitec技术长Carlos Mazure说,对于FD-SOI产业来说,三星和GlobalFoundries发表的“有力声明”可说是个好兆头,“它主要在告诉这个领域,现在有两种代工工艺、有竞争、也有市场驱动力,他们正竞相争取无晶圆厂支持…而这对整个生态系统来说是良性的。”kAwesmc

虽然代工厂是整个议题的关键,ARM出现在这场研讨会中更备受瞩目。Mazure说,ARM大多都在场边观战等待最终定局,但这次的现身更为此凭添可靠性。“只要ARM出声,就像芯片已就绪了。”kAwesmc

“我们认为,22nm FD-SOI可让你的性能提高一倍,并改善10倍的漏电问题。很显然地,这相当具有说服力。”ARM实体设计部门总经理Will Abbey表示,“ARM的Cortex A32与A35核心具备低功率与高效能懮势,能够适当地为功率敏感的IoT应用进行反向闸极偏置,显然是FD-SOI的理想方案。”kAwesmc

FD-SOI市场成形

从代工厂的立场来看,Jones估计,瞄准FD-SOI规划的资金将在2020年以前达到150-200亿美元左右,其中约有120亿美元将用于28nm,而30亿美元则分配于22nm。他预计,在同一期间的FD-SOI产品将有300-400亿美元的规模。kAwesmc

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各工艺节点的FDSOI代工市场规模预测(来源:International Business Strategies)kAwesmc

尽管如此,Hutchenson说,选择FD-SOI存在复杂的风险,它取决于公司的目标市场,以及愿意为此工艺技术坚持到底的决心。kAwesmc

“我们需要业界一些真正强而有力的大厂登高一呼,而且必须由一些EDA公司、代工厂与传感器公司共同组成。”kAwesmc

这些业业巨擘们也必须发展一个IP生态系统。同时,工程师们必须学习新的设计技巧。kAwesmc

“FD-SOI提供了非常有趣的设计原则——即反向偏置。这个技巧在50年前有效地与微缩、掺杂技术并用,”Mazure指出,“但由于效率不高且久被遗忘,年轻一代的设计人员过去并未学习。因此,工程师社群必须重新学习这项设计技巧。”kAwesmc

此外,从较小的工艺节点来看,这项技术也面临着与FinFET类似的问题。三星现正研究开发20nm或14nm FD-SOI的“均衡成本要素”,而GlobalFoundries则在一年内投资了10亿美元,用于研发下一代的工艺几何。kAwesmc

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VLSI Research眼中的SOI工艺节点开发蓝图kAwesmc

虽然FD-SOI可望成为FinFET的实际替代方案,特别是针对需要微缩成本、模拟优势与可靠功率的市场;不过,Hutchenson总结说,FD-SOI还称不上是真正的颠覆性技术。kAwesmc

Hutchenson强调,“FD-SOI并不具有颠覆性,但可望推动颠覆性进展。IoT才最具有颠覆力量:它将会像智能手机一样带来强大的颠覆性进展。”kAwesmc

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Jessica Lipsky
EE Times副主编,调查记者。Jessica Lipsky是EE Times的副主编,负责半导体行业的新闻和趋势。 她是一名调查记者,负责各种行业内的技术、犯罪事件、公司规划和发展以及政府相关报道。 她的工作地点位于旧金山。
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