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科工力量:在集成电路工艺上,中国选择两条腿走路
关键字: 半导体工艺集成电路工艺SOI工艺Handel H.Jones认为,12nm FD-SOI的设计成本在5000万-5500万美金,而16nm的FINFET设计成本在7200美金左右,10nm FINFET设计成本在1.31亿美金。就工艺成本而言,Handel H.Jones认为,12nm FD-SOI要比16nm FinFET成本低22.4%,比10nm FinFET低23.4%,比7nm FinFET低27%。不过,这些都是做PPT画大饼,真正成本能否控制到这个水平就只有以后商业化量产了产能知晓了。
FD-SOI颇具市场潜力
FD-SOI在传感器、射频芯片和物联网芯片方面颇具市场潜力。
在传感器方面,由于整合于手机中的相机模组一直维持着相当固定的尺寸规格(通常是10mmx10mmx6mm),不过在尺寸不变的同时,其性能与功能则持续显著提升(从VGA单镜头到16Mp AF以及OIS 6镜头相机),这就造成影像品质和相机的尺寸的矛盾,而FD-SOI为CIS设计者提供了一个非常好的选择,采用FD-SOI堆叠CIS恰恰能解决影像品质和相机的尺寸的矛盾——堆叠的方式让芯片设计者能使CIS制程发展仅专注于像素性能,而且采用FD-SOI方式堆叠,还可节省空间,从而实现更小型的相机模组。而这就是索尼和三星计划量产CIS,并用使用FD-SOI晶圆制造ISP,以便与CIS共同实现芯片堆栈的原因。
在射频芯片方面,RF-SOI技术更是能实现对GaAS技术的替代。由于采用RF-SOI可以在CMOS之上实现设备的堆叠,并克服Johnson 极限提高效率,RF-SOI可以达到高效与高功率,完全满足LTE对射频芯片性能的需求。而且采用RF-SOI可以使同一张硅芯片上可以实现更多逻辑与控制的集成,这就避免了采用GaAS技术必须采用单独芯片控制GaAS芯片的情况。正是性能满足需求,而且在成本、集成度上的优势,RF-SOI已经在手机射频芯片的斩获80%-90%的市场份额,即便由GaAS垄断的PA市场,将来也很可能会有RF SOI的一席之地。
此外,由于物联网、5G通信、人工智能的兴起,FD-SOI在某些方面具有 FinFET工艺所不具备的优势。以SOI技术在物联网方面的应用为例。物联网应用要求这种技术必须能够在单一芯片上集成多种功能,同时维持较低的能耗。而如果采用传统的主流工艺,很难实现预期的效果,或者是需要很高的成本。但是采用28FD-SOI之后则能够在实现功能的基础上,保持较低的功耗,甚至是实现5G连接也不在话下。在经历了14-8nm的发展之后,从7nm开始,将会进入EUV的时代。在工艺进步放慢,采用最新工艺的成本大幅提高后,追求性能、功耗、成本的平衡将成为越来越多IC设计公司的选择。因此,SOI工艺在物联网、5G通信方面有大展拳脚的潜力。
结语
虽然SOI在一些领域具有不错的前景,但FinFET依旧是目前的主流,主动选择SOI工艺的客户相对而言并不多,市场接受度也不高。不过,如果能在中国建立完善的产业链,SOI依靠中国崛起还是有机会的。
特别是像格罗方德公司从AMD剥离之后一直亏损,而像Soitec公司日子过的也不好,因而具有相对较高的技术转让意愿,毕竟老外也是要吃饭的,空守着技术把自己饿死,资本家还没这么高的觉悟。
事实上,中国似乎在同时走FinFET和SOI两条技术路线,在中芯国际和比利时微电子研究中心联手研发14nm FinFET工艺的同时,积极布局SOI技术。在成都投资90亿美元与格罗方德成立了合资企业格芯半导体公司,引入22nm SOI工艺;上海硅产业投资有限公司收购法国Soitec 14.5%的股份,极有可能是瞄准Soitec掌握的FD-SOI基板技术以及其拥有的3600项专利;国内华虹宏力已经掌握了0.18um 200mm的RF-SOI量产技术,而且在成本上还优于GaAS,具有较强的商业竞争力;国内龙芯的3A3000就采用了28nm SOI工艺,正在研发的3A4000芯片的工艺同样为28nm SOI。
总而言之,在FinFET已经占据主流地位的情况下,SOI要想崛起只能依靠中国。
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- 责任编辑:孙武
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