因?yàn)闆]有可見的終端產(chǎn)品能證明其號(hào)稱超低功耗的特色，全空乏絕緣上覆硅(fully Depleted Silicon On Insulator，F(xiàn)D-SOI)工藝一直得努力克服半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界許多質(zhì)疑，例如：該技術(shù)的好處在哪？在商業(yè)市場(chǎng)上有實(shí)際產(chǎn)品嗎？它真正的優(yōu)勢(shì)何在？
終于，現(xiàn)在有實(shí)際產(chǎn)品可以做為FD-SOI工藝的實(shí)證──是一只中國智能手機(jī)品牌廠商小米(Xiaomi)副品牌華米(Huami)新推出的智能手表Amazfit，內(nèi)建了日本大廠索尼(Sony)以28納米FD-SOI工藝生產(chǎn)的GPS芯片。
Amazfit定價(jià)120美元，配備了一系列運(yùn)動(dòng)追蹤傳感器以及藍(lán)牙低功耗4.0芯片、Wi-Fi無線芯片、GPS芯片、心律傳感器以及NFC；該款智能手表的獨(dú)特之處在于較長(zhǎng)的電池壽命，據(jù)華米表示，它能五天充電一次、或是開啟GPS功能35小時(shí)。
這是Sony的一場(chǎng)勝利，對(duì)FD-SOI支持者來說甚至是更大的勝利；華米的智能手表證明了該技術(shù)號(hào)稱超低功耗的特性。
華米新推出的Amazfit智能手表
法國晶圓廠商Soitec執(zhí)行長(zhǎng)Paul Boudre在接受EE Times訪問時(shí)表示：“去年產(chǎn)業(yè)界對(duì)FD-SOI的討論集中在該技術(shù)與另一種工藝技術(shù)FinFET之間的競(jìng)爭(zhēng)；”而在今年，業(yè)界對(duì)FD-SOI的討論終于從理論性的工藝技術(shù)比較，轉(zhuǎn)移到由產(chǎn)品與應(yīng)用所決定的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。他指出，衡量FD-SOI的標(biāo)準(zhǔn)在于該技術(shù)能為終端產(chǎn)品帶來的價(jià)值，也就是它實(shí)際的能源使用效益。
Sony是在2015年1月于日本東京舉行的SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會(huì)議上，發(fā)表以28納米FD-SOI工藝技術(shù)制造的新一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)芯片；接著在今年初舉行的國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)上，Sony的工程師團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇關(guān)于28納米FD-SOI工藝GNSS接收器的技術(shù)論文。
Sony在2016年度ISSCC發(fā)表的GNSS接收器芯片RF電路 (圖片來源：ISSCC)
該篇Sony論文作者指出，GNSS是感測(cè)處理器的基礎(chǔ)，至于該功能為何如此難以內(nèi)建于可穿戴系統(tǒng)，是因?yàn)槟壳暗腉NSS接收器耗電量約10mW：“GNSS接收器的低噪聲RF需要高供應(yīng)電壓，帶來非常高的耗電。”
Sony是透過有效利用FD-SOI工藝開發(fā)出的0.7V射頻(RF)電路實(shí)現(xiàn)其技術(shù)突破；在上個(gè)月，Sony也參加了在中國上海舉行的FD-SOI論壇，探討該公司的FD-SOI工藝GNSS接收器最終成品。
隨著Sony完成了FD-SOI工藝的GPS/GNSS芯片RF與邏輯電路設(shè)計(jì)，該公司將持續(xù)追蹤位置的RF功耗，從6.3mW (前一代芯片)大幅降低至1.5mW。
對(duì)中國市場(chǎng)的影響
Soitec的Boudre指出，華米智能手表的電池續(xù)航力在GPS功能開啟的情況下，是競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的2.5倍，藉此證明了Sony芯片的價(jià)值，以及FD-SOI工藝技術(shù)在功耗/性能/成本方面的優(yōu)勢(shì)。
Soitec 執(zhí)行長(zhǎng)Paul Boudre戴著華米的智能手表
在這樣的推廣效應(yīng)下，中國的無晶圓廠芯片設(shè)計(jì)廠商開始對(duì)于以FD-SOI工藝設(shè)計(jì)芯片越來越有興趣；Boudre預(yù)測(cè)，在未來12~18個(gè)月：“會(huì)發(fā)現(xiàn)來自中國的終端產(chǎn)品內(nèi)，出現(xiàn)更多采用以FD-SOI工藝設(shè)計(jì)、制造的芯片。”
此外市場(chǎng)也持續(xù)猜測(cè)中國純晶圓代工廠上海華力微電子(Huali)，可能會(huì)開始提供FD-SOI工藝；對(duì)此Boudre表示：“他們有機(jī)會(huì)這么做。”
而且Boudre透露，華力并非唯一向FD-SOI工藝靠攏的中國晶圓代工廠商；在一年前，Soitec與中國的半導(dǎo)體硅材料供貨商上海新傲科技(Simgui Technology)共同宣布，首批采用Soitec 獨(dú)家Smart Cut 技術(shù)之8吋(200-mm) SOI晶圓片，已經(jīng)在新傲的上海廠產(chǎn)出。
FD-SOI工藝現(xiàn)況
目前包括三星(Samsung)與Globalfoundries都在推廣FD-SOI工藝代工，前者采用28納米節(jié)點(diǎn)，后者是22納米；而Boudre認(rèn)為，中國也會(huì)在FD-SOI工藝的推廣上扮演要角：“當(dāng)Globalfoundries表示，其FD-SOI工藝生產(chǎn)線已經(jīng)有50個(gè)設(shè)計(jì)案進(jìn)行中，該技術(shù)已經(jīng)接觸產(chǎn)業(yè)界每一家芯片制造商。”
就在上個(gè)月，Globalfoundries宣布，其接續(xù)22FDX的下一代FD-SOI工藝12FDX已經(jīng)接近量產(chǎn)；12FDX號(hào)稱能提供媲美10納米FinFET工藝的性能，比16納米FinFET更佳的功耗表現(xiàn)以及更低的成本。預(yù)計(jì)12FDX的客戶投片時(shí)程在2019上半年。
如Boudre所言，某些特定應(yīng)用需要FinFET晶體管的高性能，但有很多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要高(RF)整合度、更高的彈性、超低功耗以及更低成本，卻是FinFET無法提供的。最近車用視覺處理器芯片設(shè)計(jì)廠商Mobileye決定選擇以FinFET工藝生產(chǎn)新一代EyeQ 5芯片(預(yù)計(jì)2018年上市)，但該公司先前一直是委托意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)采用FD-SOI工藝生產(chǎn)所有的EyeQ視覺處理器芯片。
對(duì)此Boudre表示：“這件事很簡(jiǎn)單，Mobileye在去年必須要決定工藝技術(shù)，但當(dāng)時(shí)12納米FD-SOI工藝還未就緒，只好選擇另一種工藝技術(shù)；所以工藝發(fā)展藍(lán)圖真的很重要。”
他指出，法國技術(shù)研究機(jī)構(gòu)CEA-Leti就正在為FD-SOI工藝開發(fā)更長(zhǎng)期的技術(shù)藍(lán)圖，最近已經(jīng)公布了10納米的FD-SOI工藝“硅數(shù)據(jù)(silicon data)”，該機(jī)構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)具備7納米節(jié)點(diǎn)的FD-SOI工藝“建模資料(modeling data)”。
