盡管產(chǎn)量仍然非常少,全空乏絕緣上覆硅(fully depleted silicon-on-insulator,F(xiàn)D-SOI)工藝有可能繼Globalfoundries宣布12納米計劃之后快速成長;而市場研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies (IBS)資深分析師Handel Jones表示,三星(Samsung)或?qū)⒃谥袊虾3闪⒌囊蛔戮A廠是否會采用FD-SOI工藝技術(shù),會是其中的重要因素。XFjesmc
獲得英特爾(Intel)、三星、臺積電(TSMC)等大廠采用的FinFET工藝,號稱能提供最高性能與最低功耗;但Jones指出,在約當(dāng)14納米節(jié)點(diǎn),F(xiàn)D-SOI每邏輯閘成本能比FinFET低16.8%,此外其設(shè)計成本也低25%左右,并降低了需要重新設(shè)計的風(fēng)險。XFjesmc
中國正在上海興建新晶圓廠助攻FD-SOI
此外不久前在上海出席了一場FD-SOI技術(shù)會議的Jones指出,F(xiàn)D-SOI具備能透過偏壓(biasing)動態(tài)管理功耗的獨(dú)特能力;該工藝還因為明顯比FinFET更高的截止頻率(cut-off frequency),而能為RF帶來更有力的支援:“我們認(rèn)為智能手機(jī)應(yīng)用處理器與調(diào)制解調(diào)器芯片會采用12納米FD-SOI工藝,替代10納米或可能的7納米FinFET?!?br>
IBS指出,在14納米節(jié)點(diǎn),F(xiàn)D-SOI的晶圓成本比FinFET低16.8%(來源:IBS)XFjesmc
Jones估計,如果該工藝只能從Globalfoundries取得,可能產(chǎn)量會成長至占據(jù)全球先進(jìn)節(jié)點(diǎn)晶圓代工業(yè)務(wù)的四分之一;不過:“如果三星在重要時刻加入,我認(rèn)為有40~50%的14/16/10納米節(jié)點(diǎn)代工業(yè)務(wù)可能會由FD-SOI囊括──三星是外卡(wild card)選手?!?span style="display:none">XFjesmc
中國則是另一個外卡選手,特別是一座正在上海興建的新晶圓廠──該座隸屬于上海華力的晶圓廠(第二座)將可從中國政府取得58億美元的補(bǔ)助;Jones表示,該座晶圓廠還未選擇要采用哪種工藝,但:“他們有合理的可能性會選FD-SOI。”XFjesmc
華力現(xiàn)正營運(yùn)中的12吋晶圓廠每月產(chǎn)能約3萬片;該公司是華虹(Hua Hong)集團(tuán)的一份子,同屬該集團(tuán)的還有目前擁有一座8吋晶圓廠的宏力半導(dǎo)體(Grace Semiconductor)。XFjesmc
不過號稱是中國擁有最先進(jìn)技術(shù)的晶圓代工業(yè)者中芯國際(SMIC),則不太可能會采用FD-SOI工藝;Jones表示,該公司將注意力集中在量產(chǎn)High-K金屬閘極與多晶硅28納米工藝:“他們做的是市場主流正確選擇?!比欢舱J(rèn)為,中國嘗試于復(fù)雜的FinFET工藝與臺積電競爭,恐怕仍會落后一大段距離;臺積電已經(jīng)有500位工程師專注于實現(xiàn)FinFET設(shè)計。XFjesmc
整體看來,要判定FinFET、FD-SOI與平面半導(dǎo)體工藝各自的市場版圖還為時過早;Jones所能估計的是FD-SOI技術(shù)整體有效市場(total available market),并非市占率。
FD-SOI工藝在2017年估計有170億美元的有效市場,但還不確定實際上能產(chǎn)生多少營收(來源:IBS)XFjesmc
現(xiàn)有的22納米FD-SOI晶圓出貨量估計在每月6萬~10萬片,整體28納米工藝晶圓出貨量則為30萬片;Jones表示,Globalfoundries預(yù)期在2019年以前不會與客戶展開在12納米FD-SOI工藝上的合作:“他們應(yīng)該嘗試加快速度。”XFjesmc
蘋果和臺積電看好FinFET工藝的未來潛力
而IBS預(yù)期,各種不同類型的28納米工藝仍會是市場最大宗,估計到2025年都會維持每月30萬片晶圓的產(chǎn)量;在Jones出席的上海會議中,有一位三星高層展示了一張投影片,表示該公司認(rèn)為28納米會維持比其他節(jié)點(diǎn)都低的單晶體管成本。
長期看來,各種型態(tài)的28納米平面晶體管工藝仍會是市場主流(來源:IBS)XFjesmc
也就是說,F(xiàn)inFET工藝還有很大的成長潛力;據(jù)說蘋果(Apple)是采用臺積電的16FF+工藝生產(chǎn)iPhone 7之A10處理器,預(yù)期將會繼續(xù)采用臺積電的10納米FinFET工藝,生產(chǎn)可能會在明年開始量產(chǎn)iPhone 8使用的A11處理器。XFjesmc
Jones表示:“Apple積極推動明年以10納米工藝生產(chǎn)芯片,以及后年的7納米工藝;而臺積電也積極投入資本支出趕上進(jìn)度──也許還是會延遲一季或兩季,但會實現(xiàn)量產(chǎn)。”XFjesmc
IBS估計,F(xiàn)inFET工藝的每邏輯閘成本因為其復(fù)雜性與較低良率,可能在每個節(jié)點(diǎn)都會略微上升;不過Jones表示,對此英特爾有不同的觀點(diǎn),表示該公司認(rèn)為每個節(jié)點(diǎn)的晶體管成本會持續(xù)下降:“這需要達(dá)到固定良率(constant yields),這是個優(yōu)良目標(biāo)但不容易達(dá)成,我不知道英特爾的14納米節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)達(dá)到該目標(biāo)?!?span style="display:none">XFjesmc
至于臺積電則不太可能會采用FD-SOI技術(shù),但Jones認(rèn)為該公司絕對會對該工藝帶來的競爭壓力做出回應(yīng):“他們或許得積極推動7納米工藝,并提供結(jié)合RF、嵌入式非揮發(fā)性內(nèi)存,以及另外采用其昂貴但表現(xiàn)優(yōu)異的InFlo技術(shù)制造的I/O功能區(qū)塊的多芯片解決方案?!?br>
IBS預(yù)期,每一代的FinFET工藝邏輯閘成本將持續(xù)上揚(yáng)(來源:IBS)
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