FD-SOI會(huì)是我國(guó)突破封鎖的一次機(jī)會(huì)嗎？

近日，美國(guó)又進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的制裁措施，限制我國(guó)發(fā)展人工智能和先進(jìn)半導(dǎo)體。“在日益復(fù)雜的地緣政治因素影響下，傳統(tǒng)的市場(chǎng)化和賽道可能面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，除了國(guó)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)外，同時(shí)涵蓋了更廣泛的政治競(jìng)爭(zhēng)?！敝袊?guó)集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)葉甜春在近期舉辦的第八屆FD-SOI論壇上表示。中國(guó)半導(dǎo)體想要在被封鎖的狀況下取得突破和發(fā)展，就要開辟新的賽道和市場(chǎng)，這樣中國(guó)半導(dǎo)體才能擁有更符合商業(yè)規(guī)則的發(fā)展機(jī)會(huì)。

FD-SOI或許就是這樣一個(gè)新的賽道。

其實(shí)，F(xiàn)D-SOI不是一個(gè)新的技術(shù)，它早在2000年就由伯克利前任教授胡正明發(fā)明。2006年，意法半導(dǎo)體聯(lián)合Leti、Soitec開發(fā)出了基于28nm節(jié)點(diǎn)的FD-SOI晶體管，實(shí)現(xiàn)了真正的FD-SOI器件的制備，也大大改善了SOI技術(shù)的發(fā)展環(huán)境。2007年，隨著SOI聯(lián)盟的成立，F(xiàn)D-SOI技術(shù)的推廣隊(duì)伍也不斷壯大，F(xiàn)D-SOI技術(shù)也開始走向商業(yè)化道路。

但FD-SOI的發(fā)展之路并沒有它的‘同級(jí)生’FinFET走得那么順暢，因?yàn)橛袊?guó)際一線廠商的支持，如英特爾、臺(tái)積電等，F(xiàn)inFET的發(fā)展之路走得順風(fēng)順?biāo)?，目前其量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)發(fā)展到3nm。而反觀FD-SOI，它的主要生產(chǎn)商比較有限，主要集中于四家廠商，即中芯國(guó)際、意法半導(dǎo)體、三星和格芯，這四大廠商占有大約98%的FD-SOI市場(chǎng)份額。FD-SOI目前量產(chǎn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)還只到22nm。

但在第八屆FD-SOI論壇上，很多嘉賓都認(rèn)為FD-SOI或許是我國(guó)能夠走出的一條新賽道。據(jù)三星電子晶圓代工事業(yè)部中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)李寧介紹，F(xiàn)D-SOI具有很多獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如更低的SER，更大的模擬增益以及更小的失配，Body Bias也能提供靈活性，以解決電路中的泄漏和性能需求。

IBS首席執(zhí)行官Handel Jones表示，除了上述優(yōu)勢(shì)外，F(xiàn)D-SOI技術(shù)還能更好地支持需要低功耗的應(yīng)用，他認(rèn)為18nm的FD-SOI將能夠支持大多數(shù)以16/14/12nm FinFET技術(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，它還有可能支持一些相當(dāng)于7nm FinFET的設(shè)計(jì)應(yīng)用。此外，F(xiàn)D-SOI相較于其它技術(shù)，它還有成本的優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)于我國(guó)來說，F(xiàn)D-SOI最大的優(yōu)勢(shì)則是不需要使用光刻技術(shù)。

他強(qiáng)調(diào)：“尤其對(duì)于中國(guó)來說，F(xiàn)D-SOI或許是一次很好的發(fā)展機(jī)會(huì)。而且目前中國(guó)的設(shè)計(jì)公司也已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接FD-SOI了，例如芯原微電子（VeriSilicon）就已經(jīng)推出了FD-SOI相關(guān)的設(shè)計(jì)，且其總體表現(xiàn)非常出色，有些已經(jīng)超過了目標(biāo)性能。另外，中國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展也處于突飛猛進(jìn)的階段，到2030年，將有45%的半導(dǎo)體器件將是國(guó)產(chǎn)的，所以未來中國(guó)對(duì)于產(chǎn)能的需求也將大幅增加?！?/p>

當(dāng)然，他也表示，F(xiàn)D-SOI的發(fā)展還面臨著一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，即沒有足夠的晶圓產(chǎn)能。FD-SOI的晶圓生產(chǎn)主要集中于幾家公司。如果有其它的產(chǎn)能加入的話，那FD-SOI的營(yíng)收肯定會(huì)大幅增長(zhǎng)。中國(guó)的公司可以通過合資的方式來擴(kuò)大本土FD-SOI晶圓產(chǎn)能。

多領(lǐng)域應(yīng)用推動(dòng)FD-SOI發(fā)展

當(dāng)然，想要推進(jìn)FD-SOI的發(fā)展，擴(kuò)大晶圓產(chǎn)能，就需要有終端市場(chǎng)需求的推動(dòng)。在此次論壇上，很多嘉賓都認(rèn)為人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車將會(huì)是FD-SOI技術(shù)的主要推動(dòng)領(lǐng)域。

格芯首席商務(wù)官Juan Cordovez表示：“隨著智能連接設(shè)備的不斷增加，AR/VR設(shè)備的應(yīng)用，AI/ML的爆發(fā)以及數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)，也讓人工智能技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。在人工智能時(shí)代，功耗、最好的射頻性能以及智能和安全將是人工智能技術(shù)底層芯片產(chǎn)品所應(yīng)具備的三大特征。而格芯的22FDX平臺(tái)就能很好滿足上述要求。”

李寧則表示：“在2019年時(shí)，采用28FDS成熟制程最大的應(yīng)用是PC，但到2023年時(shí)，汽車則一躍成為榜首?！?/p>

意法半導(dǎo)體微控制器和數(shù)字IC事業(yè)部副總Philippe Magarshack也表示：“隨著汽車朝著智能化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展，2024-2026年，汽車中基于圖像的ADAS系統(tǒng)的出貨量將超過2億，需要使用大量的半導(dǎo)體器件。FD-SOI技術(shù)則可以幫助開發(fā)出更輕、更具能效的汽車?！弊鳛镕D-SOI技術(shù)的先入者之一，意法半導(dǎo)體早在2012年就開始投入研發(fā)FD-SOI技術(shù)，目前意法半導(dǎo)體已經(jīng)采用FD-SOI技術(shù)制造車用MCU、調(diào)制解調(diào)器和波束成形器等器件。

新思科技解決方案事業(yè)部資深產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理許可則表示：“對(duì)于汽車應(yīng)用，除了原有的在功能安全、可靠性和質(zhì)量等方面的嚴(yán)格要求，目前又增加了對(duì)于安全性的需求，即需要滿足ISO 21434汽車網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)?？梢哉f，對(duì)于車用的電子元器件的要求正變得越來越嚴(yán)格。FD-SOI技術(shù)可以很好滿足車用元器件的制造標(biāo)準(zhǔn)。新思科技也在這一方面具有完整、廣泛的IP庫(kù)，可以支持不同代工廠的不同生產(chǎn)需求?！?/p>

構(gòu)筑生態(tài)刻不容緩

雖然已經(jīng)有了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，但FD-SOI的發(fā)展還面臨著一些挑戰(zhàn)。一是上述提到過的晶圓產(chǎn)能不夠；另外一個(gè)就是生態(tài)的構(gòu)建。之所以FD-SOI的發(fā)展不如FinFET，沒有一個(gè)好的生態(tài)也是一個(gè)主要原因。

葉甜春表示，不管是對(duì)于中國(guó)還是全球而言，F(xiàn)D-SOI還算是一個(gè)新的生態(tài)，需要有更多的企業(yè)加入進(jìn)來。雖然，目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些企業(yè)在FD-SOI的材料、設(shè)計(jì)和服務(wù)上都已經(jīng)進(jìn)行大量的投入，但嚴(yán)重的晶圓產(chǎn)能不足還是限制了FD-SOI技術(shù)的發(fā)展，所以目前國(guó)內(nèi)需要從前道和后道共同發(fā)力，推動(dòng)本土制造平臺(tái)的建立。

葉甜春預(yù)計(jì)，中國(guó)FD-SOI生態(tài)將在未來的5-10年會(huì)迎來一個(gè)全新的面貌，同時(shí)，由于中國(guó)的加入，全球的FD-SOI產(chǎn)業(yè)也會(huì)迎來一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間。