향후 5 년간 2018 년 및 가장 기대되는 반도체 공정 기술을 겨냥해, 극한 자외선 (EUV) 리소그래피를 완전하게 도입 할 것으로 예상되는 7nm FinFET 팁 공정 및 5nm 공정 노드의 향후 생산 외에도, 또한 다양한 파운드리 벤더들이 광범위하게 사용되는 포괄적 인 IoT (Internet of Things) 시장에서 저전력, 저비용 부품 요구를 위해 다양한 저급에서 중급 공정 기술 옵션을 찾고 있습니다.
예컨대 선두 파운드리 TSMC (TSMC) (16) 및 FFC (12) 내지 (FinFET을 압축 기술), 22 나노 초 저전력 (ULP) 28 나노 HPC / HPC +, 40 nm의 ULP, 55 나노 미터 및 저전력 ULP 22 나노 미터 저전력 된 FinFET (22FFL) 과정에서 (LP) 및 기타 로직 프로세스 및 인텔 (인텔), 글로벌 파운드의 28 나노 HPP (고성능 플러스) / SLP (초 저전력), 22FDX 과정, 삼성 전자 ( 삼성 등) 28 나노 FDSOI, LPP, LPH는 ..., 그것은 시장의 애플리케이션 수요 특성을 네트워킹 솔루션의 광범위한 적합합니다.
글로벌 파운드는 프로세스와 삼성 FD-SOI 공정하고 경쟁력있는 솔루션 사이의 최대 차이의 FDX 시리즈를 사용하는 영어 나 중국어 중 하나에 자리 잡고있어서, 매우 입에 완전히 방전 ( '완전 실리콘의 절연 코팅을 고갈'읽기 SOI 산업 컨소시엄, ST 마이크로 일렉트로닉스 (ST) 및 연구 개발 파트너 인 IBM, GlobalFoundries 및 삼성 전자가 2011 년에 개척 한 기술, 실리콘 온 인슐레이터 (Silicon On Insulator, FD-SOI) 28 nm 내지 20의 (22) 내지 노드 생성 TSMC 지원과 같은 인텔에 의해 유사한 성능의 FinFET 처리를 달성하지만, 낮은 비용과 위험에있다.
FD-SOI 기술 이점?
첫번째는 매립 산화물을 사용하는 것이다 (매립 산화막, BOX) 울트라 : 공식 웹 사이트 정보 ST, FD-SOI가 두 가지 혁신을 갖는다 따르면, 상기 공정에서 사용되는 3 차원의 FinFET 트랜지스터 구조와 달리, FD-SOI 프로세스는 평면이며 실리콘 기판 위에 배치 된 얇은 절연 층 후 때문에 얇은 두께의 얇은 실리콘 박막 트랜지스터의 채널 배치는, 상기 채널은 완전히 공핍 트랜지스터보다 두 이상 달성 할 수 도핑 (DOPE)을 필요로하지 않는다. 종에게 "절연체 얇은 매립 산화물 층을 기판 완전히 공핍 실리콘 '(초박형 바디와 매립 산화막 FD-SOI, UTBB-FD-SOI)라고 전적으로 혁신적인 기술을 결합.
ST 사는 FD-SOI가 기존의 벌크 실리콘 기술보다 우수한 ESD ESD 성능을 제공하는 반면, 매장 된 산화물은 소스와 드레인 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킨다. 또한이 기술은 소스와 드레인 사이의 전자 흐름을 효과적으로 제한하여 디바이스의 성능에 영향을 미치는 누설 전류를 대폭 감소시킵니다 (그림 1). 게이트 외에도 FD-SOI는 하부 기판을 분극화 할 수 있습니다 트랜지스터 동작을 제어하려면 벌크 실리콘 기술이 달성 할 수있는 벌크 바이어스와 유사합니다.
그러나 기생 누설 전류 및 트랜지스터 기하학은 트랜지스터의 효율을 감소 시키므로, 벌크 실리콘 기술의 벌크 바이어스는 매우 제한적이며, 결정 구조 및 초박형 절연 층 바이어스 효율로 인한 FD-SOI가 더 좋을 것이다. , 매장 된 산화물은 또한 결정의 혁신적인 동적 제어를 달성하기 위해 더 높은 기판 바이어스를 달성 할 수있다. - 기판이 포워드 매트릭스 바이어스 (FBB) 인 포워드의 편광 일 때, 트랜지스터 스위칭 속도 속도를 높일 수 있으므로 구성 요소 성능과 전력 소비를 최적화 할 수 있습니다.
ST에 따르면 FD-SOI는 FBB를 쉽게 구현하고 트랜지스터 동작 중에 동적으로 조정할 수있어 설계 엔지니어에게 성능이 중요하지 않은 절전 성능 및 속도와 관련하여 고도의 유연성을 제공하며, 네트워킹 또는 휴대용 / 웨어러블 가전 제품 애플리케이션을위한 이상적인 솔루션.
시장 조사 기관인 국제 비즈니스 전략 (IBS)의 CEO 인 Handel Jones는 2014 년 보고서에서 "28nm FD-SOI 공정을 사용하는 동일한 100mm 사각 칩은 벌크 CMOS 공정보다 3 배 저렴합니다 이는 20nm 노드에서 30 % 더 감소 할 수 있는데, 이는 수율이 높을수록 웨이퍼 비용이 낮고, FD-SOI 공정의 다이 복잡도가 벌크 CMOS 공정의 다이 복잡성과 비교되기 때문이다 , 낮은 10 % ~ 12 %.
Jones는 "다이 면적을 줄이고 파라 메트릭 수율을 높이면 FD-SOI 공정의 20nm 노드와 벌크 CMOS 공정의 20 %보다 20 % 더 많은 제품 비용 이점을 얻을 수있다 .28nm 노드에서 FD- SOI는 20nm 벌크 CMOS보다 최대 15 % 우수한 성능을 제공한다 "고 지적했다. 그는 또한 'FD-SOI 공정은 벌크 CMOS 공정보다 높은 / 낮은 Vdd에 대해 높은 에너지 효율 수준을 제공하며, 비트 셀을 통한 FD-SOI의 전력 효율은 누설 전류가 낮고 알파 입자에 대한 내성이 우수하기 때문에 벌크 CMOS보다 높다.
FD-SOI 프로세스 : 서양 감기, 뜨거운 동쪽
FD-SOI 위의 많은 장점을 가지고 주장에도 불구하고 그러나, 생산 수율의 과정은, 전용 웨이퍼 가격과 공급 안정성의 소스뿐만 아니라, 대량 생산 공정, 기술 지원 전체 생태계의 무결성의 정확한 시간은, 업계는 여전히 많은 의심하며 FD-SOI는 ST, NXP (NXP) 및 다른 지지자, 삼성, 글로벌 파운드 등도 적극적으로 FD-SOI 파운드리 사업을 추진 한을 가지고 있지만, 기술적 인 논의가 가열 시장에서의 가시성은 유럽에서 낮은되었습니다 있도록 특히 서방에서.
2017 년 2 월 현재, GlobalFoundries는 청두 하이테크 서부 지역에 12 인치 팹을 설립하기 위해 100 억 달러를 투자 할 것이라고 발표했으며 (그림 2), 2018 년에 가동을 시작할 첫 생산 단계는 싱가포르 공장 130분의 180 개 nm의 처리가 그 독일 드레스덴 (드레스덴) 식물 22FDX FD-SOI 프로세스 생산 라인에서 전송을위한 두 번째 단계가 2,019의 동작을 개시 할 것으로 예상되고, 반도체 산업에서이 메시지는 엄청난 반응을 유발, 또한 다시 취소 또한, FD-SOI 제조 공정의 주요 앞에 '대신 본토 국내 반도체 산업 체인 야심 개발은 육지에 점등한다.
중국 대륙에서 IC 설계 서비스를 제공하는 베리 실리콘 (VeriSilicon)의 CEO 웨인 다이 (Wayne Dai)는 EE Times의 기자에게 FinFET 공정에 대한 연구를 계속하는 대신에 2015 년 FD-SOI 기술에 큰 관심을 표명했다. TSMC 나 인텔의 후속 조치를 위해 본토는 FD-SOI에 투자해야하며이 기술을 저전력 공정의 대안으로 사용해야한다고 덧붙였다. 또한 상하이의 심구 (Simgui)는 첫 번째 8 인치 이 회사의 전략적 파트너 인 Soitc의 Smart Cut 공정 기술을 사용하여 SOI 웨이퍼를 생산합니다.
2016 년 Soitec에 14.5 %의 지분을 발표 한 NSIG (National Silicon Industry Group)와 2016 년 Soitec 지분을 인수 한 Shanghai Fund Huali Microelectronics Corp)는 GlobalFoundries가 청두 공장 투자 계획을 발표하기 전에 FD-SOI 생산 라인에 대한 투자 계획을 공개했으나 FD-SOI가 중국 본토의 반도체 산업 청사진의 일부가 될 것이라는 구체적인 일정은 공개되지 않았다. 서양 세계 시장에서 동성 시장 열풍에 빛나는 약간 기술이 부족한 지금까지 이것을 만들 수 있습니다.
알랭 Mutricy 월 2017 년 EE 타임즈와 Globalfoundries의 인터뷰에서 제품 관리 담당 수석 부사장이 회사는 다음 도움없이 지역, 본토에서 FD-SOI 에코 시스템의 확립 될 것 청두 (成都)에서 단지 첫 번째 단계 공장을 설정하는 투자 때 문에 따르면, 팹리스 IC 설계 회사 및 디자인 서비스 기업에 필요한 IP 및 도구에 쉽게 액세스 할 수 있습니다.
폭발에 대한 전쟁의 것들 과정
2017년 9월의 끝은, 호스팅 다섯 번째 상하이 FD-SOI SOI 산업 얼라이언스 포럼에서, 글로벌 파운드 CEO 인 산 제이 자 (Sanjay Jha)의 기조 연설 적극적 다시 FD-SOI 프로세스를 촉진하고, ── 작은 마스크 하나의 22 나노 미터를 채택 발표 노드, 가지도 적합하고, '긴 수명'참조, 회사의 프로세스와 인텔 22FFL 22FDX 공정, 공정 TSMC 22ULP으로 시장에 ── 노드가 될 것으로 예상 기타 휴대용 장치 비용 / 전력에 민감한 애플리케이션, 성능 비교 (도. 3).
그는 EE 타임스 중국 액세스를 수신 기조 연설 후 Jha는 말했다 : '그것에서 비용보다, 평면 기술은, 공정 단계가 FDX에 대한 공정 관리의 더 복잡한 높은 수준이 될 경우 22 나노 FinFET을가, 기판의 기본 비용이있을 수 있습니다. 조금 더 높을 것이다. 비유는 생산 비용에서 인텔에 비해 기술 각각의 비용 구조에 참으로 어렵지만, 본토 팹 건설 투자 규모에서 우리의 생산의 비용 효율성을 고려, 그것은 약간의 이점이 될 수 있습니다 '
같은 포럼에서 IBS의 존스 (Jones) CEO는 FD-SOI 공정의 비용 당 게이트 분석을 제안했다 (그림 4). 그는 28 나노 미터 FD-SOI 공정과 28 나노 미터의 고 유전 금속 게이트 초대형 (HKMG) 벌크 CMOS의 게이트 비용은 꽤 비슷하며, 22 나노 미터 FD-SOI의 게이트 비용은 여전히 경쟁력이있다. 포토 마스크가 덜 필요한 차세대 12 나노 미터 FD-SOI에서, 최종 비용은 16nm FinFET 공정보다 22.4 % 낮으며, 10nm FinFET보다 23.4 % 낮고 7nm FinFET보다 27 % 낮다. FD-SOI의 저전력 소모는 FinFET보다 확실히 좋다.
또한 Jones는 각 공정 노드에 대한 하드웨어 및 소프트웨어 설계 프로세스 비용 비교 (그림 5)를 제안했으며, 12 나노 미터 FD-SOI의 설계 비용은 5,000 ~ 5500 만 달러 인 반면 16 나노 미터 FinFET의 설계 비용은 약 7200 만 달러입니다. 10 나노 미터 FinFET 설계 비용은 약 1 억 1,300 만 달러이며 설계 결과에 10 배의 비용이 들어가기 때문에 12nm FD-SOI는 16nm 및 10nm FinFET보다 큰 시장 규모 (TAM)를 갖게된다.
FD-SOI가 저전력 집적 통합하기 쉬운 등의 비용 이점 글로벌 파운드 이동 장치, 네트워크, 무선 통신 (5G / LTE / 무선 인터넷), 자동차 (ADAS / 차량 통신) 등의 RF 특성 간주 제조 공정의 인기있는 애플리케이션; 존스 믿고 기존의 28 나노 미터 프로세스 요소 아홉 성도 TAM 규모가 $ 17.1 억 도달 추정 조타 FD-SOI 프로세스, 심지어 최대 2018 년 (도 6), 2025 FD-SOI 기술의 각 공급 업체가 실제로 얼마나 많은 수익을 창출 할 수 있는지에 따라 달라지며, 인터넷 시장에서의 보증에 대한 전쟁은 물결이 일고 있습니다.
대만 제조 업체에 열망하는 중국 본토 IC 제조업체?
회사의 22FDX 과정에 의해 제공되는 다섯 번째 상하이 FD-SOI 포럼에서 통계 글로벌 파운드에 따르면 우리는 멀티 프로젝트 웨이퍼를 입력합니다 (20 명) 고객은 2017 년 말 이전에 (MPW) 테스트가있는 135 개 고객의 총을 받았다 생산,이 중 15 개는 공식적으로 본토에서 10 개 기업을 포함하여 2018 년 말에 놓고, 이러한 고객의 테스트 설계 / 테이프 아웃 단계로됩니다있다.
글로벌 파운드 공동 그들이 6 년 100 개 이상의 백만의 총 투자 규모를 구축하기 위해 협력한다고 발표 청두시 정부와 같은 해에 다시 월 2017 년 수십억 달러의 12 인치 신규 공장 투자 상당한다의 건설 후 청두 (成都)에서 발표 대학과의 협력에 더 많은 R & 청두 (成都)의 D 센터뿐만 아니라 연구 프로젝트를 덮고 달러 '세계 최고 수준의 FD-SOI 에코 시스템', 청두 (成都), 청두 (成都)와 '다음 세대에 더 최고 반도체 제조업체를 유치하는 것을 목표로 칩 설계 COE.
EDA 케이던스, 시높시스, 디자인 서비스 회사 베리 실리콘, Invecas뿐만 아니라 칩 디자이너 미디어 텍 (MediaTek의), 록칩 (록칩), 상하이 푸단 마이크로 일렉트로닉스 (상해 복단 벤더를 포함하여, 회사의 청두 FD-SOI 에코 시스템에 참여합니다 그래서 마이크로 일렉트로닉스 그룹 회사)와; 베리 실리콘 웨인 다이 EE 타임즈 인터뷰와의 인터뷰에서 청두 FD-SOI 생태 투자 시스템에서 R & D 자금을 확보, '모든 회사는 청두에 R & D 팀을 배포해야합니다.'
다이 웨이 민 (Dai Weimin)은 FD-SOI 후원자들이 본토의 토대를 마련했으며 상하이 FD-SOI 포럼과 같은 활동을 통해 지역 칩 제조업체와 IC 설계 엔지니어, 정부 공무원 및 민간 투자 기금을 지속적으로 홍보하고 있다고 지적했다. FD-SOI 생태계를 확장하기 위해서는 혼합 신호 및 RF 설계에 FD-SOI를 사용할 수있는 가능성을 비롯하여 기판 바이어스 설계 프로세스를 구현하는 VeriSilicon과 같은 설계 서비스 공급 업체의 지원을 비롯하여 여러 가지 주요 요점이 있습니다. 도구, 디자인 교육, 세미나, 대학 과정, 실험실 및 교과서, 정부 지원.
GlobalFoundries는 FD-SOI 프로세스 생태계 FDXcelerator 파트너는 2017 년 9 월 현재 33 개에 이르렀으며 (그림 7), 글로벌 IC 제조업체는 FD-SOI 기술에 절망하고 있으며 지역 산업 생태계가 서서히 형성되고 있다고 전했다. , 반도체 산업 체인의 업스트림 및 다운 스트림 제조업체를 포괄합니다. 대만은 패키징 및 테스트 ASE, 임베디드 메모리 IP 프로 바이더 eMemory 및 프로세서 IP 프로 바이더 Anxin Technology (안데스 산맥).
EE 타임즈 안데스 기술 총괄 매니저 린 밍 인터뷰, 회사는 2015 년 협력과 장기적인 파트너 글로벌 파운드 Invecas 미국의 IC 디자인 서비스 회사, 그것은 참조 FD-SOI 제조 공정을 사용하여 32위안 N7 프로세서 코어를 가져 왔다고 말했다 디자인하고 나중에 GlobalFoundries의 22FDX 프로세스 검증을 획득했습니다.
프로세서 코어는 낮은 전력 소비, N7, N8 및 N9 시리즈는 스마트 주둔 시계를 포함하여 네트워킹 및 휴대용 소비자 가전 시장을 이용하여 획득 한 자사의 고효율 요구의 원래 크리스탈 심장을 개발 한 그는 지적 등 같은 방향, 게임 콘솔 및 휴대용 노래방 OK 마이크 장치, 지능형 음성 비서는 목표 시장 및 FD-SOI 기술, IP의 크리스탈 마음이 과정 옵션, 고객을위한 더 나은 전력 절약 설계를 가져올 것으로 예상된다 효과.
대만의 반도체 IP 공급 업체가 FD-SOI 생태계를 그리워하지만, 대만 IC 설계 회사가 따를 때? 또한에 이미 청두 FD-SOI 에코 텍에 가입 할 준비를하지 않는, 대만 지역의 제조업이 기술 태도 반도체 테스트 연구소 인 iST (iST)와 같은 서양 시장은 대만이 FD-SOI 설계를 시도하고있는 것으로 이해된다. IC 제조사는 여전히 소수이며,이 프로세스는 본토 제조사보다 훨씬 느릴 것으로 예상된다 .
결론
대만의 시장 조사 기관인 DRAMeXchange (TrendForce)는 토폴로지 연구소의 반도체 리서치 센터 애널리스트 황 Zhiyu는 현재 글로벌 FD-SOI의 생산 능력 통계가 쉽게 사용할 수없는 경우에만 대략 글로벌 파운드리의 프로세스가 2017 점유하고있는 것으로 추정 할 수 있다고 말했다 판매 근로자의 비율은 약 0.2 %로, 그는 또한 중국이 적극적으로 FD-SOI 산업 체인, 웨이퍼 제조 소 이텍의 도입, 파운드리 글로벌 파운드, 대만 파운드리 28 나노 경쟁력을 확립 지적 영향을 줄 수 있습니다.
그러나 황 Zhiyu 또한 본토, 우리는 모두 파운드리의 28nm FD-SOI는 시장에서 실제 생산 규모의 감가 상각 상황을 고려해야합니다 또한 매우 중요 시점을 개척 FD-SOI 생산을 관찰하기 위해 지적 '하는 경우 FD-SOI 공정 생산 규모는 비용이 상대적으로 높고, 파운드리 감가 상각 상황이 아니라, 좀 더 유리한 28 나노 가격을 제공 할 것입니다 경우 순서 때문에 최종 제품 경쟁, FD-SOI를 지향 비용, 작은 그것은 도움이되지 않을 수도 있습니다.
28nm 공정은 대만의 파운드리 인 Hutchison UMC (UMC), TSMC의 'cash cow'로, 2017 년 28 나노 미터 웨이퍼 출하량이 18 만대의 최고 기록을 세운 TSMC의 노드 캠프 2017 년 3 분기에 TSMC는 분기 별 전체 매출에서 여전히 가장 높은 점유율을 차지하여 27 %에 육박하고 고급 16 / 20nm 노드보다 높았으며 3 분기에는 UMC가 28nm HKMG 시장 수요를 둔화시킨 것으로 나타났습니다.
FD-SOI 공정의 영향은 기존의 28 나노 파운드리 시장에 어떤 영향을 미칠 것인가? 본토 반도체 산업은 FD-SOI 기술의 발전으로 인해 역사를 다시 쓰게 될 것인가? 네트워킹 시장 기회를 위해 UMC는 28 나노 공정에서 새로운 '무기'를 희생 할 것입니다.