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9月26日，第五届上海FD-SOI论坛在上海浦东嘉里大酒店召开。在本次大会上，中国科学院院士，中国科学院上海微系统与信息技术研究所所长王曦、SOI产业联盟董事长，创始人、董事长兼总裁Carlos Mazure、格芯首席执行官Sanjay Jha等专家和企业家共聚一堂畅谈FD-SOI目前的发展情况、技术优势，以及未来的发展前景。

由于在Intel和台积电的主导下，FinFET技术已经成为主流，FD-SOI工艺的市场接受度并不高，连带着使格罗方德、Soitec等一批在SOI工艺上有较深厚技术积累的公司受到拖累。格罗方德如果想让SOI工艺能够逆袭，只能依靠中国企业和中国市场的帮助。对中国而言，这也可以两条腿走路，分摊押宝FinFET的风险。

什么是FD-SOI工艺

SOI (Silicon-On-Insulator绝缘体上硅)是指绝缘层上的硅，是一种用于集成电路的供应商制造的新型原材料。SOI技术作为一种全介质隔离技术，可以用来替代硅衬底。FD-SOI就是在衬底上做文章，在晶体管相同的情况下，采用FD-SOI技术可以实现在相同功耗下使性能提高，或者在相同性能下，使功耗降低。

不过，相对于已经广泛使用的FinFET工艺，FD-SOI工艺则显得非主流。原因之一就在于过去很难有厂商可以把SOI基体做到5nm，这使得SOI工艺的前途不明朗。而Intel和台积电在硅衬底上能够做出满足要求的芯片，所以依旧使用硅衬底。台积电市场份额巨大，而Intel有最好的技术，两家选择了FinFET，自然而然整个产业链就跟着走，于是FinFET就成为了主流，FD-SOI工艺则成为非主流。

国内某公司的芯片采用了SOI工艺，该公司的工程先声明“对工艺不太熟悉”之后，做出的评价是：我的体会是SOI工艺，功耗控制还不错，但和台积电和Intel的工艺相比不是主流，非主流的不利影响就是工艺发展慢，稳定性弱。

厂商间的PPT大战

虽然SOI工艺成为非主流，但是还是有自己独到之处的。SOI工艺具有了较高的跨导、降低的寄生电容、减弱的短沟效应、较为陡直的亚阈斜率，与体硅电路相比，SOI电路的抗辐照强度提高了100倍。在高温环境下，SOI器件性能明显优于体硅器件。

根据格罗方德直接宣称：22nm FD-SOI工艺功耗比28nmHKMG降低了70%；芯片面积比28nmBulk缩小了20%；光刻层比FinFET工艺减少接近50%；芯片成本比16/14nm低了20%。若是将制程提升到14nm，相对于28nm SOI会有35%的性能提升，功耗也会降到原来的一半。

在第五届上海FD-SOI论坛上，格芯首席执行官Sanjay Jha在自己的演讲中直接给出了22nm FD-SOI和TSMC与英特尔的各项性能对比。根据PPT可以看出，格芯的22FDX技术相对于Intel的22FFL和台积电的22ULP具有一定优势，而且22FDX技术已经可以投产，而Intel的22FFL和台积电22ULP要想投产还需要3-6个月。

成本过高是SOI技术过去的一项短板，其中原因之一就在于SOI的晶圆成本偏高，由于SOI工艺的非主流导致无法通过产量削减成本。不过，这并非无法补救，毕竟如果借助中国市场，并让中国企业实现晶圆国产化，那么还是能在一定程度上削减晶圆成本的。而且SOI工艺还能削减设计成本，根据IBS首席执行官Handel H.Jones给出的数据如下，设计成本主要包括，硬件设计和软件设计。

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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