芯耀
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純邏輯先進工藝方面，格羅方德（GLOBALFOUNDRIES）半導體公司應該是全世界擁有最多選項的半導體代工廠。既有獲得三星授權的14nm FinFET工藝，又在準備由收購的原IBM微電子部門來獨立開發(fā)10nm與7nm工藝，還有其獨家力推的FD-SOI工藝。
在英特爾、三星與臺積電等都堅持走FinFET（鰭式場效應管）路線時，格羅方德一直兩線作戰(zhàn)，在推進向FinFET工藝轉進的同時，持續(xù)在FD-SOI工藝上進行投入，那么FD-SOI工藝究竟有何魔力呢？
右：格羅方德全球設計解決方案部門副總裁Subramani Kengeri
左：格羅方德RF部門業(yè)務開發(fā)與產品營銷總監(jiān)Peter Rabbeni
FD-SOI是物聯網芯片最佳工藝平臺？
FD-SOI即二維全耗盡平面晶體管工藝，相對于三維FinFET工藝追求性能至上，FD-SOI工藝在性能、功耗和成本方面更為均衡。格羅方德全球設計解決方案部門副總裁Subramani Kengeri表示，隨著PC市場與移動計算市場增速放緩，控制成本與降低功耗已經取代單純強調性能成為未來半導體市場增長的驅動力，在服務器、PC與高端手機等強調性能的市場FinFET工藝還是首選，但是FinFET工藝功耗相對較高，價格也很昂貴，并不適合高端市場之外的應用，在這些應用場合FD-SOI工藝更有優(yōu)勢。
格羅方德對于FDSOI和FinFET工藝的對比
以格羅方德最新推出的命名為22FDX的22nm FD-SOI工藝為例，其浸沒式光刻層比FinFET工藝少近50%，流片成本與28nm的28HKMG工藝相當，在性能上與功耗表現上均大幅領先于28HKMG工藝。以實現一顆1.2GHz的ARM Cortex A7處理器為例，與28SLP-HKMG工藝相比，采用22FDX工藝制造的芯片在功耗降低18%的基礎上，性能提升了50%。
22FDX與28SLP-HKMG相比優(yōu)勢明顯
在功耗方面，22FDX工藝有兩點值得關注。Subramani指出，僅從功耗方面來考慮， 0.4V是現在所有工藝的最佳工藝電壓。22FDX提供0.4V電壓工藝，通過降低供電電壓，可以減小芯片的動態(tài)功耗與靜態(tài)漏電流。此外22FDX還提供軟件控制晶體管偏置電壓功能（Software-controlled transistor body-biasing），可使用戶在芯片運行時，根據應用情況動態(tài)調節(jié)體偏置電壓，從而在性能和功耗之間達到動態(tài)的平衡，利用這個功能，用戶可以在系統(tǒng)級別實現更省電的效果。
低功耗是22FDX的優(yōu)勢
目前物聯網產品應用芯片多采用相對成熟的工藝制程（例如40nm或65nm），雖然晶圓廠會對這種成熟工藝進行優(yōu)化，以降低芯片的功耗，但是這種改造所能夠達到的效果與FDSOI工藝相比，還是存在巨大的差距。
此外22FDX平臺也整合了嵌入式閃存與射頻（RF）工藝，所以從性能、功耗、成本等參數來看，FD-SOI工藝有成為物聯網最佳工藝平臺的潛質。
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欲與GaAs一爭高下的RF SOI工藝
相比新推出的22nm FD-SOI工藝22FDX，格羅方德在RF SOI工藝上更為成熟。自2007年推出RF SOI工藝以來，格羅方德已經交付的RF SOI產品超過165億件，與全球80%以上的頂級射頻前端模塊供應商在該工藝上進行了合作，其中包括中國的一些公司。
“移動網絡從2G、3G發(fā)展到4G，對射頻的要求越來越高，手機的射頻架構也越來越復雜，如今的智能手機需要更高性能的射頻解決方案，RF-SOI工藝可以滿足智能手機對于射頻器件的需求?！备窳_方德RF部門業(yè)務開發(fā)與產品營銷總監(jiān)Peter Rabbeni說道。
手機射頻模塊越來越復雜，對于射頻器件提出越來越高的要求
Peter認為，雖然目前射頻功率放大器（RF PA）的主流工藝還是GaAs（砷化鎵），但是RF SOI工藝已經在奮起直追，之所以有越來越多的射頻產品選擇了RF-SOI工藝，是因為RF SOI工藝有如下一些優(yōu)點：
首先，RF SOI可以實現器件堆疊（device stacking），從而同時提高了功率與能效比；其次，RF SOI工藝采用的襯底降低了寄生效應，這樣制造出來的射頻芯片品質因數更高、損耗更低、噪聲系數更好，同時這種襯底也提高了產品的絕緣水平與線性度；第三，RF SOI可以集成邏輯與控制功能，這是GaAs工藝無法做到的，所以GaAs器件在應用當中需要再搭配一顆控制芯片，采用RF SOI工藝就可以把PA和控制功能集成到一顆芯片上，在降低成本的同時又節(jié)省了寶貴的PCB面積；最后與GaAs工藝相比RF SOI工藝更便宜，該工藝現在非常成熟，格羅方德也做好了足夠的產能儲備。
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RF SOI工藝的優(yōu)勢
Peter強調RF SOI技術尤其適合中國市場，他說：“TD-LTE系統(tǒng)采用分時收發(fā)的策略，不會同時雙向收發(fā)數據，這就降低了射頻前端模塊的復雜度，采用RF SOI技術可以有機會實現更高的集成度從而進一步降低4G設備的成本。”
RF射頻前端模塊工藝發(fā)展趨勢
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工藝多元化，冒險還是必然選擇？
開發(fā)與運行一條先進半導體工藝產線的成本越來越高昂，這也是無晶圓模式越來越流行的原因，不過格羅方德在先進工藝上的選項看起來有點多。當被問道為何堅持提供FinFET與FD-SOI兩種工藝時，Subranmani并沒有直接回答這個問題，他先是比較了FinFET與FD-SOI工藝的優(yōu)缺點，指出FD-SOI工藝相比FinFET具有更廣泛的應用領域，然后話鋒一轉，談到臺積電與三星也曾開發(fā)過28nm FD-SOI工藝，雖然不清楚臺積電與三星是否也在研究第二代FD-SOI技術（即22nm FD-SOI），但是Subranmani認為現在的先進工藝在各個晶圓廠之間已經不能實現兼容（除了格羅方德與三星合作14nm FinFET工藝這種情況，這實際上是源于一家的技術），設計公司也很難無縫從一家代工廠遷移到另外一家代工廠。
一方面隨著工藝越來越接近物理極限，出現分叉是正常現象，英特爾已經在10nm遇到了麻煩，目前沒有人敢肯定FinFET就是唯一正確的道路；另一方面隨著流片成本的增高，設計公司選擇工藝會越來越謹慎，如果晶圓廠能夠提供多樣化工藝選擇，這樣對于設計公司的長期發(fā)展是有利的，模擬、射頻工藝早就呈現多元化發(fā)展，數字邏輯呈現多樣化也并非不可能。
當然工藝的多樣化也孕育著很大的風險，是否有足夠的資源支撐一種新工藝的生存便是最大的風險。持續(xù)的資金投入只是必要條件之一，如何調動整個產業(yè)鏈圍繞這種新工藝運轉起來才是最重要的。從原料到設備，從工具到IP，從產能到良率，缺一不可，關鍵還要有設計公司愿意當小白鼠來嘗試新工藝。
據說，這一屆的FD-SOI論壇比以往熱鬧了很多。
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