耗盡型絕緣上覆矽（FD-SOI）制程技術正從原本的“遲到”（too-late）位置搖身一變，成為可望在物聯網（IoT）與汽車市場取代鰭式場效電晶體（FinFET）的理想替代方案了。對于許多人來說，業界主導廠商代表出席一場相關領域的業界活動，象征著為這項技術背書。

　　“我認為，FD-SOI正蓄勢待發。也許還得經過幾年的時間，但它終將獲得新的動能，并發展成為一項關鍵技術，”International Business Strategies （IBS）創辦人兼執行長Handel Jones指出。

　　相較于FinFET，FD-SOI具備更多優點。雖然FinFET的性能極高，但少了成本效率。FD-SOI基板雖然較昂貴，但制程卻較低功耗、bulk性能更好，也更適用于RF——而這正是IoT的關鍵。從設計的觀點來看，FD-SOI較簡單，讓工程師在矽后（post-silicon）仍能調整產品。

　　VLSI Research調查選擇FD-SOI的主要原因

　　“如果全球最大的公司——英特爾（Intel）在進入真正的14nm時遇到困難，你就會知道這項技術并不簡單。”VLSI Research執行長Dan Hutcheson補充說，決定采用FD-SOI制程存在一些商業因素。“最重要的原因在于其設計較簡單，上市時程也變得更快了——特別是對于一家規模較小的組織而言。我知道有許多人反而不喜歡它像是便宜版的FinFET，但它確實如此。”

　　VLSI Research針對半導體業者的FD-SOI發展藍圖展開調查

　　在日前于美國加州舉行的FD-SOI研討會上，業界大廠也支持Hutchenson的看法。恩智浦（NXP ）詳述采用28nm FD-SOI成功打造i.MX 7和其它8款處理器；Sony宣布正出貨0.65 Volt GPS晶片；新思（Synopsys）、益華（Cadence）、Ciena和意法半導體 （STMicroelectronics）也陸續發表相關產品或研究成果；三星（Samsung）宣布今年有10款28nm制程的產品投片，而GlobalFoundries則將投入其于德勒斯登（Dresden）晶圓廠的大部份產能于22nm FD-SOI制程。

　　Soitec技術長Carlos Mazure說，對于FD-SOI產業來說，三星和GlobalFoundries發表的“有力聲明”可說是個好兆頭，“它主要在告訴這個領域，現在有兩種代工制程、有競爭、也有市場驅動力，他們正競相爭取無晶圓廠支持…而這對整個生態系統來說是良性的。”

　　雖然代工廠是整個議題的關鍵，ARM出現在這場研討會中更備受矚目。Mazure說，ARM大多都在場邊觀戰等待最終定局，但這次的現身更為此憑添可靠性。“只要ARM出聲，就像晶片已就緒了。”

　　“我們認為，22nm FD-SOI可讓你的性能提高一倍，并改善10倍的漏電問題。很顯然地，這相當具有說服力。”ARM實體設計部門總經理Will Abbey表示，“ARM的Cortex A32與A35核心具備低功率與高效能懮勢，能夠適當地為功率敏感的IoT應用進行反向閘極偏置，顯然是FD-SOI的理想方案。”

　　FD-SOI市場成形

　　從代工廠的立場來看，Jones估計，瞄準FD-SOI規劃的資金將在2020年以前達到150-200億美元左右，其中約有120億美元將用于28nm，而30億美元則分配于22nm。他預計，在同一期間的FD-SOI產品將有300-400億美元的規模。

　　各制程節點的FDSOI代工市場規模預測（來源：International Business Strategies）

　　盡管如此，Hutchenson說，選擇FD-SOI存在復雜的風險，它取決于公司的目標市場，以及愿意為此制程技術堅持到底的決心。

　　“我們需要業界一些真正強而有力的大廠登高一呼，而且必須由一些EDA公司、代工廠與感測器公司共同組成。”

　　這些業業巨擘們也必須發展一個IP生態系統。同時，工程師們必須學習新的設計技巧。

　　“FD-SOI提供了非常有趣的設計原則——即反向偏置。這個技巧在50年前有效地與微縮、摻雜技術并用，”Mazure指出，“但由于效率不高且久被遺忘，年輕一代的設計人員過去并未學習。因此，工程師社群必須重新學習這項設計技巧。”

　　此外，從較小的制程節點來看，這項技術也面臨著與FinFET類似的問題。三星現正研究開發20nm或14nm FD-SOI的“均衡成本要素”，而GlobalFoundries則在一年內投資了10億美元，用于研發下一代的制程幾何。

　　VLSI Research眼中的SOI制程節點開發藍圖

　　雖然FD-SOI可望成為FinFET的實際替代方案，特別是針對需要微縮成本、類比優勢與可靠功率的市場；不過，Hutchenson總結說，FD-SOI還稱不上是真正的顛覆性技術。

　　Hutchenson強調，“FD-SOI并不具有顛覆性，但可望推動顛覆性進展。IoT才最具有顛覆力量：它將會像智慧型手機一樣帶來強大的顛覆性進展。”