向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

技术成本生态化反,FD-SOI工艺的春天来了

一直被冷落的FD-SOI工艺已是具备全球市场能见度的高利润技术,专家建议半导体厂商应该尽速转移14纳米FD-SOI工艺……

半导体与电子产业正努力适应工艺节点微缩至28纳米以下之后的闸成本(gatecost)上扬;如下图所示,在工艺微缩同时,每单位面积的逻辑闸或晶体管数量持续增加,其速率高于晶圆片成本增加的速率。在另一方面,当工艺特征尺寸缩减时,芯片系统性与参数性良率会降低,带来较高的闸成本。

20160616-FOI-1
在理想环境下,每单位面积良率(yieldperunitarea)会与特征尺寸的缩减一致,因而带来闸成本的下降;不过现实情况并非如此,因为越来越多的迭对(overlay)等等因素会影响良率。当工艺特征尺寸缩小,也会带来性能提升以及整体功耗的降低,但代价是更高的闸成本。

工艺节点转移至5纳米,需要采用深紫外光(EUV)微影技术;EU虽然可以减少多重图形(multiplepatterning)步骤以及迭对问题导致的良率损失,晶圆处理成本将会提升,因此导致闸成本跟着提高。半导体产业可以采用现有的技术蓝图尝试提高系统与参数良率,或者是评估其他的技术选项。

180纳米(0.18微米)晶圆代工市场的需求量仍然很高,而28纳米的12寸晶圆产量在接下来10~15年将超过150KWPM;因此,新一代的工艺技术选项可以拥有约20~30年的生命周期。

除了FinFET之外的技术选项是FD-SOI,对该技术功能的分析显示,其性能与功耗等同于甚至超越FinFET;虽然FinFET结构能为数字设计提供优势,但在高频以及模拟混合信号设计方面,FinFET架构却有成本与技术上的劣势。

相较于其他工艺技术选项,物联网(IoT)与Wi-Fi组合芯片等应用,能以FD-SOI达到最佳实现。下表是以16/14纳米FinFET与14纳米FD-SOI晶圆制造成本的比较;分析显示,14纳米FD-SOI晶圆成本比16/14纳米FinFET低了7.3%,最重要的原因是前者光罩步骤数较少,因此也缩短了晶圆厂生产FD-SOI晶圆的周期。
20160616-FOI-2
虽然晶圆成本很重要,对使用者来说还有一个更重要的因素是闸成本;这些成本的比较如下表所示。闸成本是基于晶圆成本、芯片尺寸、产品良率的组合,假设FinFET与FD-SOI两种工艺技术生产的芯片尺寸相当,14纳米FD-SOI的闸成本比16/14纳米FinFET低了16.6%,而晶圆厂指标(waferfabmetrics)也相当。这显示了FD-SOI颇具竞争力的优势。
20160616-FOI-3
此外FinFET工艺与FD-SOI工艺产品的性能也差不多,FD-SOI的功耗则因为使用反偏压(backbiasing)与阈值电压(thresholdvoltage)而低于FinFET;反偏压是在FD-SOI环境中达成性能与功耗权衡的关键因素。

FD-SOI可望微缩至7纳米节点

ARM发表过一篇分析报告,指出Globalfoundries的22纳米FD-SOI技术,能让很多设计在性能与功耗方面与14LPP工艺媲美;而期望14纳米FD-SOI能拥有更低的成本,并有效因应许多正尝试以10纳米或7纳米FinFET工艺实现之设计的性能与功耗问题。

此外,法国研究机构CEA-Leti已经分析过了将FD-SOI工艺微缩至7纳米的潜力,其结果如下图所示;能微缩至7纳米,意味着FD-SOI可以拥有超过30年的生命周期,特别是针对物联网以及其他低功耗混合信号设计。
20160616-FOI-4
Globalfoundries已经建立了22纳米FD-SOI晶圆产能,并证实在数字、混合信号与RF功能性方面表现优异;三星电子(SamsungElectronics)建立了28纳米FD-SOI产能,采用该工艺实作的设计数量正快速增加;意法半导体(STMicroelectronics)也有28纳米FD-SOI产能,而且是第一家能显示该工艺超越28纳米高介电金属闸极(HKMG)块状CMOS工艺的竞争力。

对于14纳米FinFET技术的采用者来说,转移至14纳米FD-SOI工艺可取得明显的好处;工艺转移成本应该不高,因为后段工艺(BEOL)可以是相同的。虽然新的链接库与IP还需要开发以及认证,14纳米FD-SOI工艺的生命周期应该有20~30年。

FD-SOI是FinFET与三闸极晶体管架构(Tri-Gate)的互补技术;对半导体产业来说很重要的是,最佳技术应该是针对关键应用,而非让晶圆供货商聚焦于最大化FinFET结构的财务优势。在法国南部以非常少量专业技术崛起的FD-SOI,现在已是具备全球市场能见度的高利润技术,半导体厂商应该考虑快速转移至该工艺以体验其优势。
20160613-ESMC-1

Edit
本文为国际电子商情原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫,一键转发

  • 关注“国际电子商情” 微信公众号

您可能感兴趣的文章

  • Wi-Fi 6芯片出货量预计爆涨六倍,谁先受益?

    5G呼啸而来,新一代Wi-Fi技术也正加速实现落地。近期,Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)宣布启动Wi-Fi 6(802.11ax)认证计划,商讨相关技术规范,预计会在2019年底完成标准制定。

  • 号称全球最强性能AI推理芯片,平头哥发布自研芯片含光80

    9月25日,在2019云栖大会上,阿里云智能事业群总裁张建锋发布了MPU芯片含光800……

  • 被iPhone 11带火的UWB,带给产业链哪些商机?

    北京时间9月11日凌晨,苹果公司正式发布2019年新款的iPhone 11系列和Apple Watch Seris 5在内的多款产品。苹果手机作为引领智能手机科技前沿的产品,近两年虽然有些“槽点”,但一些新的技术亮点仍值得挖掘。其中,UWB室内定位技术目前得到产业链的高度关注。

  • 碳化硅,为何让人又爱又恨?

    碳化硅(SiC)作为半导体材料具有优异的性能,尤其是用于功率转换和控制的功率元器件。但SiC在天然环境下非常罕见,最早是人们在太阳系刚诞生的46亿年前的陨石中发现了少量这种物质,因此其又被称为“经历46亿年时光之旅的半导体材料”。

  • 深圳给集成电路发“大红包”,哪些政策与你有关?

    在昨日(8月22日)的2019中国(深圳)集成电路峰会上,深圳市工业和信息化局副巡视员郑璇女士对近期出台的一系列深圳市集成电路产业发展政策从六个方面进行了解读。

  • 5G将至,为AI安防监控注入一剂强心针

    由于带宽资源有限、视频信号数据量庞大、实时性等问题,安防监控行业的发展受到了一定程度的限制。就算随后引入的AI安防,落地效果仍不理想。直到2019年中旬国内5G牌照正式发放,这才给AI安防监控行业注入了一剂强心针……

相关推荐

可能感兴趣的话题