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半导体制程技术竞争升温 FinFET与FD-SOI谁将胜出?

导读: 获得英特尔(Intel)、三星、台积电(TSMC)等大厂采用的FinFET制程,号称能提供最高性能与最低功耗;但Jones指出,在约当14奈米节点,FD-SOI每逻辑闸成本能比FinFET低16.8%,此外其设计成本也低25%左右,并降低了需要重新设计的风险。

  OFweek电子工程网讯:尽管产量仍然非常少,全空乏绝缘上覆硅(fully depleted silicon-on-insulator,FD-SOI)制程有可能继Globalfoundries宣布12奈米计画(参考阅读)之后快速成长;而市场研究机构International Business Strategies (IBS)资深分析师Handel Jones表示,三星(Samsung)或将在中国上海成立的一座新晶圆厂是否会采用FD-SOI制程技术,会是其中的重要因素。

  获得英特尔(Intel)、三星、台积电(TSMC)等大厂采用的FinFET制程,号称能提供最高性能与最低功耗;但Jones指出,在约当14奈米节点,FD-SOI每逻辑闸成本能比FinFET低16.8%,此外其设计成本也低25%左右,并降低了需要重新设计的风险。

  此外不久前在上海出席了一场FD-SOI技术会议的Jones指出,FD-SOI具备能透过偏压(biasing)动态管理功耗的独特能力;该制程还因为明显比FinFET更高的截止频率(cut-off frequency),而能为RF带来更有力的支援:“我们认为智慧型手机应用处理器与数据机晶片会采用12奈米FD-SOI制程,替代10奈米或可能的7奈米FinFET。”

  Jones估计,如果该制程只能从Globalfoundries取得,可能产量会成长至占据全球先进节点晶圆代工业务的四分之一;不过:“如果三星在重要时刻加入,我认为有40~50%的14/16/10奈米节点代工业务可能会由FD-SOI囊括──三星是外卡(wild card)选手。”

  中国则是另一个“外卡”选手,特别是一座正在上海兴建的新晶圆厂──该座隶属于上海华力(Hua Li)的晶圆厂(第二座)将可从中国政府取得58亿美元的补助;Jones表示,该座晶圆厂还未选择要采用哪种制程,但:“他们有合理的可能性会选FD-SOI。”

  华力现正营运中的12寸晶圆厂每月产能约3万片;该公司是华虹(Hua Hong)集团的一份子,同属该集团的还有目前拥有一座8寸晶圆厂的宏力半导体(Grace Semiconductor)。

  不过号称是中国拥有最先进技术的晶圆代工业者中芯国际(SMIC),则不太可能会采用FD-SOI制程;Jones表示,该公司将注意力集中在量产High-K金属闸极与多晶硅28奈米制程:“他们做的是市场主流正确选择。”然而他也认为,中国尝试于复杂的FinFET制程与台积电竞争,恐怕仍会落后一大段距离;台积电已经有500位工程师专注于实现FinFET设计。

  整体看来,要判定FinFET、FD-SOI与平面半导体制程各自的市场版图还为时过早;Jones所能估计的是FD-SOI技术整体有效市场(total available market),并非市占率。

  现有的22奈米FD-SOI晶圆出货量估计在每月6万~10万片,整体28奈米制程晶圆出货量则为30万片;Jones表示,Globalfoundries预期在2019年以前不会与客户展开在12奈米FD-SOI制程上的合作:“他们应该尝试加快速度。”

  而IBS预期,各种不同类型的28奈米制程仍会是市场最大宗,估计到2025年都会维持每月30万片晶圆的产量;在Jones出席的上海会议中,有一位三星高层展示了一张投影片,表示该公司认为28奈米会维持比其他节点都低的单电晶体成本。

  也就是说,FinFET制程还有很大的成长潜力;据说苹果(Apple)是采用台积电的16FF+制程生产iPhone 7之A10处理器,预期将会继续采用台积电的10奈米FinFET制程,生产可能会在明年开始量产iPhone 8使用的A11处理器。

  Jones表示:“Apple积极推动明年以10奈米制程生产晶片,以及后年的7奈米制程;而台积电也积极投入资本支出赶上进度──也许还是会延迟一季或两季,但会实现量产。”

  IBS估计,FinFET制程的每逻辑闸成本因为其复杂性与较低良率,可能在每个节点都会略微上升;不过Jones表示,对此英特尔有不同的观点,表示该公司认为每个节点的电晶体成本会持续下降:“这需要达到固定良率(constant yields),这是个优良目标但不容易达成,我不知道英特尔的14奈米节点是否已经达到该目标。”

  至于台积电则不太可能会采用FD-SOI技术,但Jones认为该公司绝对会对该制程带来的竞争压力做出回应:“他们或许得积极推动7奈米制程,并提供结合RF、嵌入式非挥发性记忆体,以及另外采用其昂贵但表现优异的InFlo技术制造的I/O功能区块的多晶片解决方案。”

责任编辑:Alvin
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