2017年2月10日,Globalfoundries (編按:該公司在中國的官方中文名稱為“格芯”)宣佈在中國成都高新西區建立12吋晶圓廠,在半導體業界造成了巨大的影響:項目一期為成熟的130nm和180nm製程,二期則為其22 FDX FD-SOI製程,建成後年產能將達到100萬片。

一方面,此舉完成了全球Top 3代工廠在中國的佈局;另一方面,更受關注的是FD-SOI製程經過幾年的醞釀,終於落戶中國。有關FD-SOI的技術特點在此不再贅述,以下分享我對此事件的三點思考:

1. 此Fab非彼Fab!

消息公佈後,業界普遍提出的一個疑問是中國是否需要這麼多的12吋Fab?

這個問題要從幾個不同的方面來看:首先,Globalfoundries工廠的重點,我認為是二期的22 FDX,其一期和二期的投資比為1:9,成熟製程和22FDX規劃產能每月分別為2萬片和6.5萬片也可以證實這一點。從這個角度看儘管Globalfoundries聲稱130nm和180nm在電源和RF等領域仍然具有生命力,這點我認同,但更多的是為二期的引入和人才培養鋪平道路。

其次,無論導入的是成熟製程還是計畫2019年量產的22 FDX,其應用領域是針對移動終端、物聯網、高頻等領域,與目前中國已佈局的部分12吋代工廠有差異化。“You are late, but you are unique.”這是我和該公司CEO Sanjay Jha博士交流時的一段話。

其三,成都廠所有產能面向全球客戶,22 FDX和未來的12 FDX將在中國成都和德國德勒斯登兩線共存。取決於中國在行動設備和智慧終端機的全球地位,無疑,中國的需求對於FD-SOI製程的推動舉足輕重。我認為FD-SOI在中國的需求是正面的。

最後,為何在成熟的130nm和180nm採用12吋而非8吋?一方面目前全球12吋已成為主流晶圓尺寸,目前占比已大於60%,有量產需求的IC設計公司從8吋轉向12吋是一種趨勢,同時,和後段封裝等工序的發展趨勢相配合。

2. 中國的FD-SOI生態鏈是否完善?

我現在不能說很完善,但從生態鏈佈局的角度來分析,也認為是正面的。

首先,FD-SOI的發展路線圖在2016年已公佈,後續會有12 FDX的支援,並具有延續至7nm FD-SOI的能力,而Globalfoundries成都廠的建成會大大增強業界對該製程的信心。

其次,其它晶圓成本在2016年出現了10%的漲幅,2017年預計也會出現相同的態勢,但SOI晶圓價格一直相對平穩,儘管其與目前的需求量息息相關。

其三,中國自身也在加強在SOI晶圓的話語權,大基金投資的上海新傲科技正在增加SOI晶圓的總體供應能力。

最後,得益於FD-SOI來源於傳統的平面體矽製造製程,IC設計流程和所需EDA工具的差異化需求並不明顯。挑戰的重點在於IP,而ARM的態度轉變和諸如VeriSilicon等公司的早期介入也在推動FD-SOI IP的不斷完善。

3. 先進節點未來競爭態勢會如何?

Sanjay Jha博士分享了哪些需求在未來將迅速地成長:第一,手機等行動運算的增長;第二,物聯網運算的發展;第三,智慧運算的興起,其中包括機器人及其他設備;第四,AR、MR和VR的高速資料處理要求;以及汽車電子的快速發展。

針對這些未來應用對運算能力和功耗的不同需求,Globalfoundries在先進節點製程上採取了FinFET和FD-SOI雙線共存的策略。在中國,該公司目前沒有引進FinFET製程的計畫。Globalfoundries成都廠的建設也吻合FD-SOI和FinFET相互補充的地位,TSMC、UMC以及SMIC在中國的佈局是向FinFET推進。

上海華力微電子在今年1月曾透露FD-SOI是該公司二期建設的一部分,卻沒有具體的時間表。儘管至2020或2021年中國將有可能成為FD-SOI製程產能最大輸出國,但預計相對於那時的FinFET產能仍然偏低。

從產能和企業數量角度來看,未來中國市場FinFET的競爭會日漸激烈,而FD-SOI將會從中獲益或受其打壓。你認為呢?

本文原刊於《電子工程專輯》簡體中文版網站