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          設計瞄準5G汽車物聯網,工藝何不就選FD-SOI

          —— 設計瞄準5G汽車物聯網 工藝何不就選FD-SOI
          作者:lij時間:2019-09-22來源:EEPW收藏

          作為本世紀初被開發以面對22nm以后半導體工藝難題的兩大制程技術之一,顯然從知名度上遠遠不如FINFET那樣耳熟能詳,從應用的廣度上也欠缺了不止一個維度,但這種獨特的工藝在某些方面的優勢,又是標準的FINFET工藝所不具備的,特別是在如今龐大的物聯網生態中,對芯片差異化的需求有時候正需要這種技術獨特的優勢才能更好實現設計的需求。近日舉行的第七屆上海論壇期間,來自半導體制造、材料、IP工具和設計企業的代表共同就傳遞給產業界這樣的信心——面向以5G、物聯網和汽車應用的半導體設計,選擇FD-SOI也許能給你最終產品帶來別樣的競爭優勢。

          本文引用地址:http://www.tyy68.com/article/201909/405089.htm

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          作為曾經近距離接觸過第一顆量產的FD-SOI手機AP的媒體從業者,筆者對FD-SOI技術一直非常關注,2013年初的ST-Ericsson這顆依靠FD-SOI技術將主頻提升了20%以上的處理器雖然因為企業的解散而沒有實際應用到量產手機中,但其標稱的高性能還是給當時的智能手機AP行業帶來不小的震撼。相比于FINFET工藝,FD-SOI具有的低成本、更適合多功能小芯片封裝以及更好的溫度范圍讓這種工藝特別適合物聯網和射頻以及汽車電子應用。因為保持了平面工藝因此其流片成本非常低,對于7nm的FINFET流片,沒有上億美元的投入和上千萬的訂單量是根本無法想象的。而FD-SOI的流片成本相對較低,這就給很多中國初創半導體企業提供了機遇。

          另一方面,FD-SOI對于射頻技術的集成有更明顯的優勢,因此,對于系統級模塊封裝技術的門檻也較低,這對很多物聯網應用來說,可以單芯片集成更多的功能,從而降低整個系統的成本。對汽車電子而言,電動汽車提升了車用半導體產品的多樣化需求,嚴格的車規溫度要求對傳統的半導體工藝提出了不小的挑戰。這方面FD-SOI可以滿足很多150度的工作溫度要求,從而符合車規的溫度要求,同時還不會影響產品的性能。

          FD-SOI技術從開始商用探索已經超過10年的時間,所參與的廠商也越來越多,從FD-SOI上海論壇的參與人數上也印證了這一點,從2013年的50人到2019年的450人,從最早只是對技術可行度的探索,到現在已經有多家國內企業帶著上市的產品前來分享經驗,在這個過程中主辦方SOI產業聯盟和功不可沒。其中主辦方長期致力于對FD-SOI技術在國內的推廣和普及,并且提供各種世界領先的IP技術幫助中國企業能夠平穩的實現與代工廠的合作,使其設計能更好地發揮FD-SOI工藝的技術優勢,在FD-SOI技術的最成熟代工廠的認證工具體系中,是核心IP的主要提供者(如下圖所示)。

          作為向摩爾定律挑戰的半導體時代兩大工藝解決方案之一的FD-SOI,很多人擔心沒有成熟的產線提供保障,這點FD-SOI上海論壇上,來自于兩大代工廠的信息能打消很多設計企業的疑慮。電子高級副總裁Gitae Jeong介紹,2019年會有超過20款FD-SOI的28FDS工藝的產品量產,而下一步的18FDS研發已經開始,工藝對各方面性能都有非常明顯的提升。

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          三星電子高級副總裁 Gitae Jeong

          作為存儲領軍者,三星對基于FD-SOI的低功耗eMRAM在物聯網方面的應用非常看好,特別是高可靠性和高達125度的溫度特性具有明顯的優勢。Gitae Jeong認為,FD-SOI技術是非常適合提供IoT的Turnkey方案的工藝,三星會提供完成的方案幫助客戶快速轉向該技術,特別的,在5G毫米波射頻產品方面,三星同樣看好28FDS工藝的各種技術優勢。

          作為最早介入FD-SOI工藝的代工廠,高級副總裁Americo Lemos等高層非常詳細的介紹了其相關工藝的細節和技術進展情況,2019年格芯的22FDX工藝將會有26個產品生產,其中一半以上來自于中國,目前格芯2019年將會出貨超過1億顆以上的22FDX工藝芯片,包括大幅提升AI與IoT融合能力的瑞芯微的RK1808這款明星產品。特別的,格芯與SOITEC進行長期合作,將會對未來SOI晶圓的技術共同開發并持續采購。據芯原微電子創始人總裁戴偉民介紹,FD-SOI技術正是因為SOITEC的超薄硅襯底工藝的進步,才讓整個工藝得以成熟可靠的實施。

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          格芯高級副總裁 Americo Lemos

          在實際半導體應用方面,幾家行業重量級企業紛紛以自己的產品現身說法。NXP的明星級MCU系列i.MX通過采用FD-SOI技術在汽車、工業和物聯網等多個方面,可以滿足各種不同應用的特別需求。而索尼半導體則依靠eMRAM讓其導航產品能夠實現更高的性能卻保持非常好的功耗。作為最早參與FD-SOI工藝研究的ST,雖然最初開發技術時兩大目標市場機頂盒處理器和手機AP兩條產品線均已剝離,但他們將FD-SOI技術在新興的汽車電子方面找到了大展拳腳的場合。國內的瑞芯微和國外的Leti-CEA兩家企業均對最熱門的AI應用產品采用FD-SOI技術獲得高性能表現的情況進行了技術分享。

          從筆者最早接觸FD-SOI至今已將近10年時間,作為區別于FINFET對傳統平面工藝的延續,能夠更好的實現與其他標準工藝的集成融合,在如今的SiP系統級封裝和模數混合的系統模塊流行的時代,FD-SOI技術和各種模擬技術的相似性對芯片的集成封裝具有更好的優勢。

          低功耗,高可靠性,更好的溫度范圍,更好的射頻特性,更低的制造成本,這些FD-SOI的技術優勢其實特別適合中國設計企業的需求。對很多中國企業來說,很難負擔高額的FINFET工藝流片費用,選擇成本低很多的FD-SOI工藝,也許是成長壯大路上更為合適的選擇,何況還有芯原微電子這樣的國內IP工具提供商能夠提供更好的本地化技術支持。目前格芯的FAB1,三星的工廠,都是中國企業非常好的工藝代工選擇。這一點,從近半數FD-SOI工藝用戶都是中國企業就能看到,對需要穩步成長同時創造出差異化競爭優勢的中國本土設計企業來說,請將FD-SOI技術作為一個工藝參考吧,也許這就是產品成功的開始。



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