相對於半導體大廠如英特爾(Intel)在每個製程節點持續使用的傳統塊狀CMOS技術,FD-SOI製程對大多數美國設計工程師來說算是「新玩意兒」,而且是「舶來品」,而FD-SOI的生態系一直尚未成形,也是反對者不考慮該技術的主要理由,他們永遠不想賭一把。

儘管如此,FD-SOI在歐洲還是有包括恩智浦(NXP Semiconductors)、意法半導體(STMicroelectronics)等支持者;今年稍早,NXP透露將全面採用FD-SOI技術的計畫,並將以其最低功耗的通用型應用處理器i.MX 7ULP為出發點。

在此同時,FD-SOI在亞洲市場也有不少新發展,其中晶圓代工業者Globalfoundries是跑得最快的一個;Globalfoundries在亞洲市場的FD-SOI技術夥伴包括台灣處理器IP供應商晶心科技(Andes),以及中國的瑞芯微(RockChip)、上海復旦微電子集團(Shanghai Fudan Microelectronics Group),以及湖南國科微電子(Hunan Goke Microelectronics)。

以上這些廠商支持FD-SOI技術的共同理由,都是為了物聯網(IoT)晶片;而其中晶心科技擁抱FD-SOI的決定特別引人矚目。晶心與Globalfoundries最近宣佈,晶心的32位元CPU核心已經採用後者的22奈米FD-SOI技術(22FDX)實作;Globalfoundries指出,22FDX對物聯網、主流行動通訊、RF連結與網路等應用,是最佳化性能、功耗與成本的結合。

晶心科技總經理林志明接受EE Times採訪時表示,FD-SOI:「將有助於我們推廣超低功耗應用,例如物聯網、手機、低功耗5G,以及電池供電的消費性電子裝置…等等。」

股東包括聯發科(Mediatek)在內的晶心科技鎖定嵌入式市場,其CPU核心授權業務在ARM獨大的市場仍找到了足夠的發揮空間,可應用於觸控螢幕控制器,Wi-Fi、藍牙、FM與GPS控制器,還有物聯網感測器中樞等領域。而聯發科的物聯網應用晶片也採用了晶心的IP。

林志明表示,FD-SOI與晶心科技的產品開發方向正好一致:「我們的核心鎖定低功耗、高效率,而且在Wi-Fi、藍牙無線裝置與物聯網裝置被廣泛採用;」舉例來說,其N9與N13核心一直專注於連結應用,N10/D10核心則是被應用於影像處理,N7、N8、N9、N10也被應用於各種物聯網裝置如可穿戴設備、智慧感測器等等。

「現在隨著我們的下一代核心N25 (32位元)、NX25 (64位元)將支援RISC-V架構,並與Globalfoundries合作,我們將為全球市場客戶帶來更多優勢;」林志明進一步解釋:「在消費性電子應用,FD-SOI能利用基體偏壓(body bias)提供廣泛的性能以及功耗選項,這對於電池供電裝置特別實用。」

他指出這同樣適用於觸控螢幕控制器,因為:「雖然觸控螢幕控制器的工作週期很短,在主動進行多手指觸控操作時會需要很大量的運算性能,但因為終端行動裝置的特性,在大多數時間又需要非常低的功耗。」

林志明總結指出:「FD-SOI的終端目標市場正好與我們的產品線非常一致,我們有很多中低階的核心如N7、N8與N9都已經在那些市場被採用,我們將會在近期之內看到更多內含晶心處理器核心的晶片採用FD-SOI製程生產。」

FD-SOI技術其他進展

在此同時,Globalfoundries不久前宣佈有三家中國客戶採用其最新22FDX製程技術,包括上海復旦微電子將在2018年採用該平台設計開發伺服器、AI與智慧物聯網裝置產品,瑞芯微將採用該製程設計超低功耗Wi-Fi智慧SoC以及高性能AI處理器,國科微則計劃在新一代物聯網晶片採用22FDX。

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Globalfoundries先前就宣佈在成都新建一座先進12吋晶圓廠(Fab 11),預計在2018年初可完工
(來源:Globalfoundries)

法國的SOI與FD-SOI晶圓片供應商Soitec最近則宣佈其2018與2019會計年度將投資4,000萬歐元(約4,650萬美元),將FD-SOI晶圓片(12吋)的產量提升到一年40萬片;該公司在9月宣佈於新加坡的晶圓廠進行FD-SOI晶圓片的試產,目標是「更貼近客戶需求」。

Soitec表示,這是該公司於新加坡展開FD-SOI晶圓片生產的第一階段,未來將提供全球客戶多個據點的FD-SOI基板供應來源,以因應市場的長期需求;Soitec也宣佈了與Globalfoundries簽署一項為期五年的協議,確保對後者供應充足的先進FD-SOI晶圓片。

Globalfoundries與三星(Samsung)都在試圖把資料處理、連結性與記憶體等功能,整合於FD-SOI單晶片上;Globalfoundries表示其22奈米FD-SOI平台已經可以支援eMRAM技術,為廣泛消費性與工業應用提供嵌入式記憶體提供嵌入式記憶體方案。

三星也宣佈在28FDS製程技術上首度成功投片eMRAM測試晶片;到目前為止該公司客戶已經有超過40種採用FD-SOI製程的產品成功投片,其應用包括IT網路、伺服器、消費性產品、物聯網裝置以及車用裝置。

編譯:Judith Cheng

(參考原文:Andes, Rockchip to Join FD-SOI Club,by Junko Yoshida)

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