晶圓代工廠格芯(Globalfoundries;GF)日前宣佈其22奈米(nm)全耗盡型絕緣上覆矽(FD-SOI)製程技術取得了36項設計訂單,其中有超過十幾項設計將會在今年出樣(tape-out)。另一方面,其競爭對手三星(Samsung)則預計今年將採用其28nm FD-SOI製程出樣20餘款晶片。

這些最新資料顯露出一個可喜的跡象是,FD-SOI最終獲得了作為低成本、低功耗鰭式場效電晶體(FinFET)製程替代方案的動能。而在SOI聯盟(SOI Consortium)近日於美國加州舉行的年度活動中,來自台灣的IP供應商——晶心科技(Andes Technology)宣佈,今年7月將推出可執行於Linux的32位元RISC-V核心。

VLSI Research執行長G. Dan Hutcheson對此表示,半導體產業如今看好FD-SOI和FinFET將扮演著彼此互補的角色。

然而,Hutcheson說:「人們仍然認為FD-SOI的生態系統薄弱,還需要更多的IP、更全面的設計流程,而且這是一種你必須十分清楚自己在做什麼的技術。」他指的是採用基底偏壓(body baising)技術控制功率的能力

繼意法半導體(STMicroelectronics)、Verisilicon和新創公司Evaderis宣佈在Globalfoundries的德國Dresden廠採用其22nm製造晶片後,Globalfoundries先前也宣佈新創公司Arbe Robotics將使用其22nm FDX製程節點打造汽車雷達晶片。有意思的是,在這幾家採用其22nm製程的客戶中,就有6家公司都打算製造加密貨幣晶片。

Globalfoundries目前正在其於中國成都的Fab 11廠進行第一階段的無塵室裝機作業,並計劃在今年年底前推出180/130nm製程。第二階段工作將在一年後導入其22nm FDX製程。一家中國晶圓供應商表示,成都政府為了將FD-SOI帶進該區而投資了數十億美元。

Globalfoundries RF部門主管Bami Bastani說:「我們正在打造中國最大的晶圓廠之一,更令人驚嘆的是許多事物在中國的進展速度。」

同時,三星正為恩智浦(NXP)量產採用其28nm FDS製程的i.MX RT處理器,據稱該公司擁有最廣泛的FD-SOI應用策略。

20180430_FDSOI_NT01P1 三星表示,其28nm FDS目前擁有成熟的產出以及不斷擴展的客戶基礎(來源:Samsung)

恩智浦計劃採用三星的嵌入式MRAM,目前也已經準備好用於28nm節點。它還將在不同的晶片上導入一些基底偏壓技術。

恩智浦i.MX應用處理器產品系列副總裁Ron Martino表示:「如果你不投資基底偏壓技術,就無法取得市場主導地位。」

三星晶圓代工部門副總裁洪浩(Hong Hao)表示,針對28nm FDS製程,三星目前已推出了成熟的產品,而且有越來越多客戶準備採用。他列舉其中包括DDR2-4、USB 2-3、PCIe Gen 2-4、Gigibit乙太網路、SATA Gen3以及MIPI M和D-PHY介面等逾12種經驗證的IP區塊(Block)清單。

這家韓國巨擘還提供了基底偏壓設計指南,目前符合車規標準的第1級(Grade 1)車用方案已經到位,預計在今年年中之前就會推出Grade 2方案。

三星計劃明年稍晚量產18nm FDS,採用去年9月推出的早期設計套件,以使其性能提高24%、功耗降低38%,面積也縮減35%。而其競爭對手Globalfoundries的目標是在2020年下半年於其Dresden晶圓廠推出12nm FDX節點。

晶心準備推出Linux版RISC-V核心

去年12月,台灣IP供應商晶心科技(Andes technology)宣佈其技術轉向新興的RISC-V架構。晶心科技總經理林志明在SOI聯盟年會上發表專題演說時宣佈,該公司將在今年7月推出基於RISC-V的Linux版N25核心。

晶心已經與一家企業固態硬碟(SSD)供應商簽約,在快閃記憶體控制器中採用其現有的N25核心執行RTOS。此外,還有一家設計服務公司也與其簽約使用32位元核心,而其64位元衍生產品計劃也在開發中。

許多RISC-V工程師長久以來都希望能有一款可啟動Linux的晶片。新創公司SiFive才剛開始出樣採用這種自家晶片版本的開發板。

晶心科技並希望透過其Copilot工具為其產品實現差異化,協助使用者在其設計中添加自定義說明。該公司最近還與兩家準備採用其Linux核心的設計服務公司簽約。

迄今為止,晶心科技的財務表現並不起眼,但對於SoC設計影響顯著。2017年,晶心科技的營收僅有900萬美元,但該公司表示,在專利核心授權方面,去年就賣出了5.9億美元,至今也已經累積銷售25億美元了。

而在製程方面,林志明看好FD-SOI的光罩成本較FinFET製程更低30%,而且還具有低功耗和支援RF的優點。他指出晶心科技在2015年為Globalfoundries 22nm FDX設計了一款測試晶片,在模擬時的表現更優於28nm ULP製程節點。

該IP供應商目前正與業界夥伴展開第一筆FD-SOI設計合作,但據稱該客戶尚未簽署。

Sony則在FD-SOI道路上走得最遠。2015年,Sony在ST量產了一款以28nm FD-SOI製造的GPS晶片,並用於多款智慧手錶設計中,如今則更進一步在該公司的Xperia耳塞設計中整合更多後續功能。

Sony半導體(Sony Semiconductor)物聯網部門總經理Kenichi Nakano表示,第一款FD-SOI晶片就讓原有的設計功耗從6.3mW降至1.5mW。該公司並計劃在今年稍晚推出CatM和NB-IoT蜂巢式的晶片版本,目前已經在開發針對2019年的設計。

SOI晶圓供應商Soitec執行長表示,該公司在三年前一度面臨破產的窘境。如今,Soitec正加速在新加坡建立新廠房,並計劃今年出貨多達60萬片300毫米(mm)晶圓,以及更多用於智慧型手機RF前端和其他設計的200mm晶圓。

20180430_FDSOI_NT01P2 晶心科技將於今年7月發佈其Linux版32位元N25 RISC-V核心(來源:Andes Technology)

編譯:Susan Hong

(參考原文:Samsung, GF Ramp FD-SOI,by Rick Merritt)