Dire les cinq prochaines années 2018 et la technologie la plus regardée de processus de semi-conducteurs, en plus de venir pointe de la production 7 nm processus FinFET, devrait être pleinement mis en place et de l'ultraviolet extrême (EUV) 5 nm technologie de lithographie par nœud de processus, divers cristal fonderie ronde a porté sur un large éventail d'applications, englobant Internet des objets (IdO) marché de faible puissance, les composants à faible coût de la demande et la mise en place d'une variété d'options technologiques de processus de bas niveau, mais aussi au centre de l'industrie.
Par exemple en tête de fonderie TSMC (TSMC) 16 et 12 nm FFC (FinFET Technology Compact), 22 nanomètres de puissance ultra-faible (ULP), 28 nano HPC / HPC + et 40 nm ULP, 55 nanomètres et une faible consommation d'énergie ULP (LP) et un autre processus logique et Intel (Intel) dans 22 nanomètre processus FinFET faible puissance (22FFL), GlobalFoundries 28nm HPP (High Performance plus) / SLP (super-puissance faible), le processus 22FDX et Samsung Electronics ( samsung) 28nm FDSOI, LMP, LPH ... etc., il convient à une large gamme de solutions pour les applications de réseau caractéristiques de la demande du marché.
L'une des plus grandes différences entre le processus de la série FDX de GlobalFoundries et le processus FD-SOI de Samsung, parmi d'autres solutions concurrentes, est l'utilisation du silicium totalement déplacé qui est difficile à lire en anglais et en chinois. La technologie Silicon On Insulator, FD-SOI) a été lancée dans le secteur par SOI Industry Consortium, STMicroelectronics et ses partenaires de recherche et développement IBM, GlobalFoundries et Samsung en 2011, Les nano-nœuds de 28 nm et de 20 nm (22 nm) peuvent atteindre les performances équivalentes des processus FinFET de nouvelle génération pris en charge par Intel, TSMC et d'autres, à moindre coût et avec moins de risques.
Avantages de la technologie FD-SOI?
Contrairement à la structure des transistors 3D utilisée dans le processus FinFET, le FD-SOI est un procédé planaire: selon la documentation technique officielle de ST sur le net, FD-SOI a deux innovations majeures: la première est l'utilisation d'oxyde enterré (BOX) Couche mince isolant placé sur le substrat de silicium, puis le film de silicium mince est déployé dans le canal du transistor, en raison de son épaisseur ultra-mince, le canal n'a pas besoin de dope, le transistor peut être complètement épuisé dans les deux La combinaison de toutes sortes de technologies innovantes est appelée "corps ultra-mince et oxyde enterré FD-SOI (UTBB-FD-SOI)".
ST représente, avec la technologie du silicium en vrac classique comparée, FD-SOI peut offrir de meilleures caractéristiques électriques de l'électrostatique de cristal, et la couche d'oxyde enterrée peut être réduite source de l'électrode de capacité parasite (source) et de drain (drain) entre les deux; en outre, la technologie peut efficacement limiter le flux d'électrons entre la source et le drain et le courant de fuite réduit de manière significative les performances du dispositif (Fig. 1). en plus de par la porte, le substrat FD-SOI peut être au moyen d'élément de fond de polarisation (polarisation) le contrôle du comportement du transistor, similaire à polarisation de substrat en vrac peuvent également être mis en oeuvre dans la technologie du silicium (polarisation de corps).
Cependant, la technique de polarisation de substrat de silicium en vrac est très limitée, en raison de l'efficacité réduite après que le courant de fuite du transistor parasite, et une réduction de la géométrie de transistor; FD-SOI, car la structure de transistor et la couche isolante mince, la polarisation sera mieux plus d'efficacité. , L'oxyde enterré peut également atteindre une polarisation de substrat plus élevée pour atteindre le contrôle dynamique de percée du cristal ─ ─ lorsque le substrat est la polarisation de l'avant, qui est la polarisation directe de la matrice (FBB), la vitesse de commutation du transistor Peut accélérer, et ainsi optimiser la performance des composants et la consommation d'énergie.
Le ST dit, FD-SOI FBB peut être facilement atteint et ajustée de manière dynamique pendant le fonctionnement des transistors, de fournir haut degré de flexibilité pour l'ingénieur de conception, est très nécessaire en particulier, il est essentiel de la performance de la performance de l'élément et la vitesse de la puissance, et est donc l'objet dispositif électronique en réseau ou portable / portable idéal pour les applications dans les solutions de consommation.
cabinet d'études de marché CEO International Business Strategies (IBS) Handel Jones dans un rapport publié en 2014, a écrit: « La même taille est 100mm puce carré, le coût d'utilisation 28 nm processus FD-SOI est inférieur procédé CMOS vrac 3 %, dans le noeud 20 nm peut être de plus de 30%, ce qui est parce que les paramètres conduisent à des rendements plus élevés, tandis que la plaquette à moindre coût, la comparaison » de la complexité du processus addition FD-SOI est le bloc de matrice procédé CMOS inférieure de 10% à 12%.
Jones a ajouté: «La combinaison d'une zone de matrice plus petite et d'un rendement paramétrique plus élevé donne un avantage de 20% sur le coût du produit par rapport au nœud 20nm pour le processus FD-SOI et 20% pour le processus CMOS en masse. SOI offre jusqu'à 15% de meilleures performances que le CMOS en masse de 20 nm. "Il a également souligné:" Le procédé FD-SOI offre des niveaux d'efficacité énergétique plus élevés pour les processus Vdd haute / basse que les procédés CMOS en masse, L'efficacité énergétique du FD-SOI par rapport aux cellules binaires est également supérieure à celle du CMOS en masse en raison des courants de fuite plus faibles et d'une meilleure immunité aux particules alpha.
Processus FD-SOI: froid de l'Ouest, chaud Est
Mais en dépit des revendications FD-SOI pour avoir de nombreux avantages ci-dessus, le processus pour le rendement de la production, les prix des plaquettes dédiées et des sources de stabilité de l'approvisionnement, ainsi que l'heure exacte du processus de production de masse, le soutien technique intégrité globale des écosystèmes, l'industrie est encore beaucoup de doutes, de sorte que bien que le FD-SOI a ST, NXP (NXP) et d'autres partisans, Samsung, GlobalFoundries, etc., ont été également promouvoir activement leurs activités de fonderie FD-SOI, les discussions techniques la chaleur et la visibilité sur le marché a été faible en Europe Surtout en Occident.
Le temps est venu en Février 2017, GlobalFoundries a annoncé son intention d'investir 10 milliards $ pour mettre en place usine de plaquettes de 12 pouces (figure 2) à Chengdu, high-tech de l'Ouest, en 2018 a commencé à fonctionner la première phase de la ligne de production sera transférée de l'usine de Singapour de l'entreprise est plus mature le procédé 180/130 nm, la seconde phase pour le transfert de son Dresden, Allemagne (Dresden) plante 22FDX ligne de production de processus FD-SOI devrait commencer l'exploitation en 2019, ce message dans l'industrie des semi-conducteurs a provoqué une réponse considérable, en plus de dégager à nouveau le développement ambitieux de la chaîne de l'industrie des semi-conducteurs intérieur du continent, également au nom du processus de fabrication FD-SOI « front principal » sera allumé sur le continent.
En Chine continentale, Wayne Dai, directeur général de VeriSilicon, un fournisseur de services de conception de circuits intégrés en Chine continentale, a exprimé son intérêt pour la technologie FD-SOI en interviewant EE Times au lieu d'investir continuellement dans le processus FinFET. Pour poursuivre avec TSMC ou Intel, il pense que la partie continentale devrait investir dans FD-SOI et utiliser cette technologie comme une alternative aux processus de faible puissance.En outre, Simgui de Shanghai commencera la production de masse des premiers 8 pouces Les wafers SOI utilisent la technologie de processus Smart Cut de Soitc, le partenaire stratégique de l'entreprise.
Il existe également une plate-forme d'investissement mise en place par un grand fonds, avec le Groupe National de l'Industrie du Silicium (NSIG) annonçant sa participation de 14,5% dans Soitec en 2016, la fonderie de puces Shanghai Huali Microelectronics GlobalFoundries a annoncé son plan d'investissement pour l'usine de Chengdu, mais aucun calendrier spécifique n'est disponible, indiquant que le FD-SOI fera partie du plan de l'industrie des semi-conducteurs en Chine continentale Peut rendre cela si loin dans le marché du monde occidental technologie légèrement moins habile, brillant dans la fièvre du marché de l'Est.
Selon la déclaration quand Alain Mutricy, vice-président senior de la gestion des produits lors de l'entretien GLOBALFOUNDRIES avec EE Times mai 2017, la société a investi pour mettre en place des usines à Chengdu que la première étape, la prochaine sera la mise en place de l'écosystème FD-SOI à l'échelle locale, continentale sans aide Fonderie IC entreprises de conception et fournisseurs de services de conception plus facile d'obtenir la propriété intellectuelle et les outils nécessaires.
La guerre des processus IoT est sur le point d'exploser
La fin de Septembre 2017, au cinquième forum Shanghai FD-SOI SOI Industry Alliance a accueilli, publié le discours d'ouverture de GlobalFoundries PDG Sanjay Jha promouvoir vigoureusement le processus FD-SOI à nouveau, et d'adopter un seul 22 nanomètre ── plus petit masque noeud, les choses sont également appropriés, et d'autres applications coût des appareils portables / sensibles puissance, qui devrait être une « longue vie » ── nœud sur le marché comme référence, les processus de l'entreprise et Intel 22FFL processus 22FDX, processus TSMC 22ULP comparaison de la performance (fig. 3).
Dans une interview accordée à EE Times China après le discours d'ouverture, Jha a déclaré: «Du point de vue des coûts, le FinFET 22 nm avec technologie planaire aura plus d'étapes de processus et une plus grande complexité de contrôle de processus. Sera plus élevé.Il est très difficile d'assimiler la structure de leurs coûts respectifs, mais compte tenu de notre investissement dans la construction de plaquettes en Chine et l'ampleur de l'effet de coût, en termes de coûts de production, par rapport à la technologie Intel peut avoir un léger avantage '
En même un forum, d'analyse CEO IBS Jones autre procédé de fabrication FD-SOI proposé de coût de grille (coût par porte) (Figure 4), il a noté que 28 nm processus FD-SOI et 28nm haute grille métallique diélectrique polaire (le HKMG) de porte CMOS majeure partie des coûts considérables, une grille de 22 nm coûts FD-SOI pour rester compétitif, et à la génération suivante 12 nm FD-SOI, parce que moins de couches de masque, porte coût très inférieur à 16nm être processus de FinFET de 22,4%, 23,4% inférieur au FinFET 10 nm, 27% inférieure à 7 nm FinFET, tandis que le FD-SOI certainement meilleur que le rendement de la consommation d'énergie de FinFET.
En outre Jones logiciel également proposé et la conception du matériel de chaque comparaison des coûts de nœud de processus (fig. 5), conçu pour estimer le coût de la FD-SOI 12 nm entre 5 000 à 55 millions $ et 16 nanomètre coûts de conception FinFET environ 72 M $, 10 nanomètre coût de conception FinFET environ 131 M $, les recettes en raison de la nécessité de concevoir le résultat est de 10 fois le coût, donc 12 nm taille potentielle FD-SOI du marché (TAM) et 10 nm FinFET sera supérieure à 16 nm.
FD-SOI intégré de faible puissance, facile à intégrer des caractéristiques RF tels que les avantages de coût, appareil mobile GlobalFoundries, les réseaux, les communications sans fil (5G / LTE / Wi-Fi) et automobile (communication ADAS / véhicule) réputé les applications populaires du processus de fabrication, Jones estime que les éléments de processus existants 28-nanomètre, neuf Chengdu pour le processus de direction FD-SOI, quelle échelle TAM est estimée à 17,1 milliards $ (figure 6) en 2018, 2025 et même jusqu'à 18,4 milliards $, les fournisseurs de technologie publique-FD-SOI pour le montant des recettes a été effectivement fait leur chance ailleurs, et les opportunités de marché de verrouillage processus de choses a été la guerre et de la fumée partout.
Fabricants continentaux IC désireux de fabricants de Taiwan?
Selon les statistiques fournies par GlobalFoundries lors du 5ème Forum FD-SOI de Shanghai, le processus 22FDX de la société a attiré un total de 135 clients, dont 20 entreront dans le test multi-projets de plaquettes (MPW) d'ici fin 2017 15 d'entre eux seront officiellement mis en service d'ici la fin de 2018. Parmi les clients entrant dans la phase de conception / projet d'essai figurent 10 fabricants de Chine continentale.
GlobalFoundries a annoncé à Chengdu après la construction du nouveau un montant d'investissement de l'usine de 12 pouces de milliards de dollars en Février 2017, encore une fois dans la même année avec le gouvernement municipal de Chengdu ont annoncé conjointement qu'elles collaboreront pour construire six ans une échelle d'investissement total de plus de 100 millions dollar « de classe mondiale écosystème FD-SOI », couvrant plus centre R & D à Chengdu, ainsi que des projets de recherche en collaboration avec les universités, vise à attirer plus grands fabricants de semi-conducteurs à Chengdu, Chengdu et « prochaine génération conception puce COE.
Parmi les entreprises qui rejoindront l'écosystème FD-SOI de Chengdu, citons Cadence, Synopsys, le fournisseur de services de conception VeriSilicon et Invecas, ainsi que les sociétés de conception de puces MediaTek, RockChip et Shanghai Fudan. Dans un entretien avec EE Times, Dai Weimin de VeriSilicon a déclaré que pour obtenir un financement R & D de l'investissement de l'écosystème FD-SOI de Chengdu, «chaque entreprise doit déployer son équipe de recherche et développement à Chengdu».
Dai Weimin a souligné que les bailleurs de fonds FD-SOI ont jeté les bases pour le continent et continuent de promouvoir les fabricants de puces et ingénieurs de conception, les fonctionnaires et les fonds d'investissement privés à travers des événements comme le Forum FD-SOI de Shanghai. Selon lui, il existe plusieurs points clés pour élargir l'écosystème FD-SOI: la possibilité d'utiliser FD-SOI pour la conception de signaux mixtes et RF, le support de fournisseurs de services de conception tels que VeriSilicon, le flux de conception de polarisation de substrat et Outils, éducation à la conception, séminaires, cours universitaires, laboratoires et manuels, et soutien gouvernemental.
GlobalFoundries a déclaré que les partenaires FDXcelerator de l'écosystème FD-SOI ont atteint 33 en septembre 2017 (Figure 7), tandis que les fabricants mondiaux de circuits intégrés recherchent désespérément la technologie FD-SOI et que l'écosystème industriel local se forme progressivement. Couvrant les fabricants en amont et en aval de la chaîne de l'industrie des semi-conducteurs Bien que Taiwan occupe un très petit nombre de fabricants, y compris le géant de l'emballage et des tests ASE, le fournisseur IP de mémoire embarquée eMemory et le fournisseur IP de processeur Technologie Anxin (Andes).
Andes Technology directeur général entretien Lin Zhiming avec EE Times, a déclaré la compagnie est que les services de conception US IC entreprises Invecas coopération et partenaire à long terme GlobalFoundries en 2015, il a importé 32 yuans N7 noyau de processeur à l'aide de référence procédé de fabrication FD-SOI conception, et plus tard a également remporté la validation des processus GlobalFoundries 22FDX.
Il a noté que le noyau du processeur développé à l'origine Crystal Heart de faible consommation d'énergie, des exigences élevées en matière d'efficacité de son N7, N8 et N9 série ont été obtenus en utilisant la mise en réseau et le marché de l'électronique portable grand public, y compris montre intelligente en poste , assistant vocal intelligente dans le même sens, les consoles de jeux et karaoké portable dispositif de microphone OK, etc., la technologie du marché cible et FD-SOI, cette option de traitement avec le coeur de cristal de la propriété intellectuelle, devrait apporter une meilleure conception d'économie d'énergie pour les clients Efficacité
Les fournisseurs IP semi-conducteurs de Taiwan ne manquez pas l'écosystème FD-SOI, mais lorsque les entreprises de conception Taiwan IC vont suivre? En plus de préparer déjà à se joindre à l'écosystème MediaTek Chengdu FD-SOI, Taiwan fabricants locaux cette attitude de la technologie comme les marchés frais et occidentaux, tels que le laboratoire d'essai de semi-conducteurs IST (iste) dit, selon FD-SOI essaie de comprendre les sociétés de conception de circuits intégrés de Taiwan sont encore une minorité, il devrait être beaucoup plus lent à accélérer le processus d'acceptation que sur les fabricants du continent .
épilogue
cabinet d'études de marché de Taiwan DRAMeXchange (TrendForce) analyste Semiconductor Research Center Topology Research Institute Huang Zhiyu a déclaré que les statistiques actuelles de la capacité mondiale de production FD-SOI ne sont pas facilement disponibles, ne peut être à peu près estimé que le processus de fonderie mondiale occupe 2017 la proportion des travailleurs de vente est d'environ 0,2%, il a également souligné que la Chine établir activement la chaîne de l'industrie FD-SOI, l'introduction du fabricant de plaquettes Soitec, GlobalFoundries de fonderie, fonderies de Taiwan de compétitivité 28nm il pourrait avoir un impact.
Mais Huang Zhiyu a également souligné que la partie continentale d'observer la production FD-SOI se tailler un point dans le temps est également très important, il faut aussi tenir compte de la situation de l'amortissement à l'échelle de la production réelle sur le marché les fonderies et 28nm FD-SOI est: « Quand échelle de production de processus FD-SOI est faible, le coût est relativement élevé, et si la situation de l'amortissement fonderie bien, fournira un prix 28nm plus favorable, donc afin de mettre fin en fonction des coûts des produits concurrentiels, FD-SOI Ce n'est peut-être pas bénéfique.
Processus de 28nm peut être dit que la fonderie de Taiwan Hutch Union UMC (UMC), la «vache à lait» de TSMC, y compris TSMC en 2017 expéditions de plaquettes de 28 nanomètres a atteint un record de 180 000, le camp de noeud le chiffre d'affaires de TSMC au troisième trimestre de 2017 est encore la plus forte proportion du revenu total pour le trimestre ont représenté 27% plus élevé que le noeud 16/20 nm avancée, puis au troisième trimestre, UMC 28nm HKMG voir la demande ralentir.
Quel genre d'impact menaçant processus FD-SOI amènerai sur le marché existant de la fonderie 28-nanomètre? Sont l'industrie des semi-conducteurs continentale depuis le développement de la technologie FD-SOI et réécrire l'histoire? En sortant de nouveaux 22-nanomètre de TSMC Processus et si elle peut obtenir le pouvoir du marché? Pour les opportunités de marché de réseautage, UMC dans le processus de 28 nanomètres va sacrifier ce que de nouvelles «armes» 2018 situation de développement du marché des semi-conducteurs vaut une observation après l'autre!