FD-SOI會是我國突破封鎖的一次機會嗎？

近日，美國又進一步擴大對我國半導體行業(yè)的制裁措施，限制我國發(fā)展人工智能和先進半導體。“在日益復雜的地緣政治因素影響下，傳統(tǒng)的市場化和賽道可能面臨著激烈的競爭，除了國內外的競爭外，同時涵蓋了更廣泛的政治競爭。”中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長葉甜春在近期舉辦的第八屆FD-SOI論壇上表示。中國半導體想要在被封鎖的狀況下取得突破和發(fā)展，就要開辟新的賽道和市場，這樣中國半導體才能擁有更符合商業(yè)規(guī)則的發(fā)展機會。

FD-SOI或許就是這樣一個新的賽道。

其實，F(xiàn)D-SOI不是一個新的技術，它早在2000年就由伯克利前任教授胡正明發(fā)明。2006年，意法半導體聯(lián)合Leti、Soitec開發(fā)出了基于28nm節(jié)點的FD-SOI晶體管，實現(xiàn)了真正的FD-SOI器件的制備，也大大改善了SOI技術的發(fā)展環(huán)境。2007年，隨著SOI聯(lián)盟的成立，F(xiàn)D-SOI技術的推廣隊伍也不斷壯大，F(xiàn)D-SOI技術也開始走向商業(yè)化道路。

但FD-SOI的發(fā)展之路并沒有它的‘同級生’FinFET走得那么順暢，因為有國際一線廠商的支持，如英特爾、臺積電等，F(xiàn)inFET的發(fā)展之路走得順風順水，目前其量產節(jié)點已經發(fā)展到3nm。而反觀FD-SOI，它的主要生產商比較有限，主要集中于四家廠商，即中芯國際、意法半導體、三星和格芯，這四大廠商占有大約98%的FD-SOI市場份額。FD-SOI目前量產的技術節(jié)點還只到22nm。

但在第八屆FD-SOI論壇上，很多嘉賓都認為FD-SOI或許是我國能夠走出的一條新賽道。據三星電子晶圓代工事業(yè)部中國區(qū)市場總監(jiān)李寧介紹，F(xiàn)D-SOI具有很多獨特的技術優(yōu)勢，如更低的SER，更大的模擬增益以及更小的失配，Body Bias也能提供靈活性，以解決電路中的泄漏和性能需求。

IBS首席執(zhí)行官Handel Jones表示，除了上述優(yōu)勢外，F(xiàn)D-SOI技術還能更好地支持需要低功耗的應用，他認為18nm的FD-SOI將能夠支持大多數以16/14/12nm FinFET技術設計的應用，它還有可能支持一些相當于7nm FinFET的設計應用。此外，F(xiàn)D-SOI相較于其它技術，它還有成本的優(yōu)勢。另外，對于我國來說，F(xiàn)D-SOI最大的優(yōu)勢則是不需要使用光刻技術。

他強調：“尤其對于中國來說，F(xiàn)D-SOI或許是一次很好的發(fā)展機會。而且目前中國的設計公司也已經準備好迎接FD-SOI了，例如芯原微電子（VeriSilicon）就已經推出了FD-SOI相關的設計，且其總體表現(xiàn)非常出色，有些已經超過了目標性能。另外，中國的半導體行業(yè)發(fā)展也處于突飛猛進的階段，到2030年，將有45%的半導體器件將是國產的，所以未來中國對于產能的需求也將大幅增加。”

當然，他也表示，F(xiàn)D-SOI的發(fā)展還面臨著一個關鍵的挑戰(zhàn)，即沒有足夠的晶圓產能。FD-SOI的晶圓生產主要集中于幾家公司。如果有其它的產能加入的話，那FD-SOI的營收肯定會大幅增長。中國的公司可以通過合資的方式來擴大本土FD-SOI晶圓產能。

多領域應用推動FD-SOI發(fā)展

當然，想要推進FD-SOI的發(fā)展，擴大晶圓產能，就需要有終端市場需求的推動。在此次論壇上，很多嘉賓都認為人工智能、物聯(lián)網、汽車將會是FD-SOI技術的主要推動領域。

格芯首席商務官Juan Cordovez表示：“隨著智能連接設備的不斷增加，AR/VR設備的應用，AI/ML的爆發(fā)以及數據量的爆炸式增長，也讓人工智能技術的應用呈現(xiàn)指數級增長。在人工智能時代，功耗、最好的射頻性能以及智能和安全將是人工智能技術底層芯片產品所應具備的三大特征。而格芯的22FDX平臺就能很好滿足上述要求?！?/p>

李寧則表示：“在2019年時，采用28FDS成熟制程最大的應用是PC，但到2023年時，汽車則一躍成為榜首。”

意法半導體微控制器和數字IC事業(yè)部副總Philippe Magarshack也表示：“隨著汽車朝著智能化、數字化的方向不斷發(fā)展，2024-2026年，汽車中基于圖像的ADAS系統(tǒng)的出貨量將超過2億，需要使用大量的半導體器件。FD-SOI技術則可以幫助開發(fā)出更輕、更具能效的汽車?！弊鳛镕D-SOI技術的先入者之一，意法半導體早在2012年就開始投入研發(fā)FD-SOI技術，目前意法半導體已經采用FD-SOI技術制造車用MCU、調制解調器和波束成形器等器件。

新思科技解決方案事業(yè)部資深產品市場經理許可則表示：“對于汽車應用，除了原有的在功能安全、可靠性和質量等方面的嚴格要求，目前又增加了對于安全性的需求，即需要滿足ISO 21434汽車網絡安全標準?？梢哉f，對于車用的電子元器件的要求正變得越來越嚴格。FD-SOI技術可以很好滿足車用元器件的制造標準。新思科技也在這一方面具有完整、廣泛的IP庫，可以支持不同代工廠的不同生產需求?！?/p>

構筑生態(tài)刻不容緩

雖然已經有了廣闊的應用市場，但FD-SOI的發(fā)展還面臨著一些挑戰(zhàn)。一是上述提到過的晶圓產能不夠；另外一個就是生態(tài)的構建。之所以FD-SOI的發(fā)展不如FinFET，沒有一個好的生態(tài)也是一個主要原因。

葉甜春表示，不管是對于中國還是全球而言，F(xiàn)D-SOI還算是一個新的生態(tài)，需要有更多的企業(yè)加入進來。雖然，目前，國內已經有一些企業(yè)在FD-SOI的材料、設計和服務上都已經進行大量的投入，但嚴重的晶圓產能不足還是限制了FD-SOI技術的發(fā)展，所以目前國內需要從前道和后道共同發(fā)力，推動本土制造平臺的建立。

葉甜春預計，中國FD-SOI生態(tài)將在未來的5-10年會迎來一個全新的面貌，同時，由于中國的加入，全球的FD-SOI產業(yè)也會迎來一個新的發(fā)展機遇和發(fā)展空間。