FD-SOI会是颠覆性技术吗？

　　耗尽型绝缘上覆矽（FD-SOI）制程技术正从原本的“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电晶体（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。

　　“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。

　　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，但制程却较低功耗、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，让工程师在矽后（post-silicon）仍能调整产品。

　　

　　VLSI Research调查选择FD-SOI的主要原因

　　“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制程存在一些商业因素。“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。”

　　

　　VLSI Research针对半导体业者的FD-SOI发展蓝图展开调查

　　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晶片；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制程的产品投片，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制程。

　　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，现在有两种代工制程、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。”

　　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，就像晶片已就绪了。”

　　“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。”

　　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。

　　

　　各制程节点的FDSOI代工市场规模预测（来源：International Business Strategies）

　　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，以及愿意为此制程技术坚持到底的决心。

　　“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、代工厂与感测器公司共同组成。”

　　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。

　　“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。”

　　此外，从较小的制程节点来看，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，用于研发下一代的制程几何。

　　

　　VLSI Research眼中的SOI制程节点开发蓝图

　　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、类比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。

　　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：它将会像智慧型手机一样带来强大的颠覆性进展。”