Decir los próximos cinco años de 2018 y la tecnología de proceso de semiconductores más visto, además de próxima punta producción proceso FinFET 7 nm, espera que sea plenamente introducido y ultravioleta extremo (EUV) proceso de tecnología nodo litografía 5-nm, vario cristal fundición redonda se centró en una amplia gama de aplicaciones, que abarca Internet de las cosas del mercado (IO) de bajo consumo de energía, la demanda de componentes de bajo costo y la introducción de una variedad de opciones de tecnología de procesos de bajo nivel, pero también el foco de la industria.
Por ejemplo fundición líder TSMC (TSMC) 16 y 12 nm FFC (FinFET compacto Technology), 22 nanómetros ultra-baja potencia (ULP), 28 nano HPC / HPC +, y 40 nm ULP, 55 nanómetros y bajo consumo de energía ULP (LP) y otros procesos de lógica, e Intel (Intel) en el proceso de 22 nanómetros FinFET de baja potencia (22FFL), GlobalFoundries 28nm HPP (High Performance Plus) / SLP (super baja potencia), proceso 22FDX, y Samsung Electronics ( Samsung) FDSOI 28nm, LPP, LPH ... etc, es adecuado para una amplia gama de soluciones para aplicaciones de redes características de la demanda del mercado.
En donde GlobalFoundries la serie FDX de los procesos y procedimientos de Samsung FD-SOI, y la diferencia máxima entre las soluciones de la competencia radica en el uso ya sea en Inglés o chino, leer muy bocado 'agota totalmente la capa aislante de silicio' (totalmente vacía silicio sobre, la tecnología aislante FD-SOI); la tecnología ya en 2011 en la industria de SOI Alianza (Consorcio industria SOI), STMicroelectronics (ST) y su socio de desarrollo de IBM, GlobalFoundries, Samsung tomó la iniciativa en la promoción de la industria, conocido como el 28 nm y 20 de generación de nodo (22) nm pueden lograr proceso FinFET rendimiento comparable por Intel, tales como el apoyo TSMC, pero a una reducción de costes y riesgos.
¿Ventajas de la tecnología FD-SOI?
A diferencia de la estructura de transistores 3D utilizada en el proceso FinFET, el FD-SOI es un proceso planar. Según la literatura técnica oficial de ST en la red, FD-SOI tiene dos innovaciones principales: la primera es el uso de óxido enterrado (BOX) Una fina capa aislante colocada sobre el sustrato de silicio, luego la delgada película de silicio se despliega en el canal del transistor, debido a su grosor ultrafino, el canal no necesita doparse, el transistor puede agotarse por completo en los dos anteriores La combinación de todo tipo de tecnologías innovadoras se denomina "cuerpo ultradelgado y óxido enterrado FD-SOI (UTBB-FD-SOI)".
ST dijo que FD-SOI proporciona un mejor rendimiento de ESD con transistores que la tecnología convencional de silicio a granel, mientras que el óxido enterrado reduce la capacitancia parásita entre la fuente y el drenaje; Además, la tecnología puede limitar efectivamente el flujo de electrones entre la fuente y el drenaje, y la corriente de fuga reducida significativamente el rendimiento del dispositivo (Fig. 1). Además de a través de la puerta, sustrato FD-SOI puede ser por medio de la parte inferior de polarización elemento (polarizador) Para controlar el comportamiento del transistor, similar al sesgo masivo que puede lograr la tecnología de silicio a granel.
Sin embargo, la técnica de polarización del sustrato de silicio a granel es muy limitada, debido a la eficiencia reducida después de la corriente de fuga del transistor parásito, y la reducción de la geometría de transistor; FD-SOI debido a que la estructura de transistor y la capa aislante delgada, el sesgo estarán mejor Además eficiencia. , la capa de óxido enterrada pueden lograr una mayor tensión de polarización del sustrato, para lograr el control dinámico de avance ── transistores cuando el sustrato es una polarización positiva, es hacia adelante de base sesgada (la FBB), la velocidad de conmutación transistor se puede acelerar, y es posible optimizar los elementos de rendimiento y consumo de energía.
El ST decir, FD-SOI FBB se puede conseguir fácilmente y dinámicamente ajustarse durante el funcionamiento de los transistores, para proporcionar un alto grado de flexibilidad para el ingeniero de diseño, es muy necesario, en particular, no es crítica para el rendimiento de la actuación del elemento y la velocidad de la potencia, y por lo tanto es el objeto La solución ideal para aplicaciones de electrónica de consumo portátil o portátil.
La firma de investigación International Business Strategies (SII) CEO Handel Jones en un informe publicado en 2014, escribió: "El mismo tamaño de chip es de 100 mm cuadrados, el coste de utilización de 28 nm proceso de FD-SOI es más bajo que el proceso CMOS a granel 3 %, en el nodo de 20 nm puede estar además 30%; esto es porque los parámetros dan como resultado rendimientos más altos, mientras que la oblea a un menor costo; 'comparación Además la complejidad del proceso FD-SOI es el proceso CMOS bloque de la matriz , Bajo 10% ~ 12%.
Jones declaró además: "Los parámetros de unión producen un área de matriz más pequeña y más alto, proceso FD-SOI habrá más de 20% de un proceso CMOS costo ventaja mayor en el producto del nodo 20-nm; en el nodo 28-nm, FD- . SOI rendimiento es 15% más alto que el 20 nm CMOS mayor 'también señaló:' proceso FD-SOI es el bajo aspecto de alta / Vdd puede proporcionar mayor que CMOS mayor índice de eficiencia de energía de proceso (niveles de eficiencia energética); La eficiencia energética de FD-SOI sobre las células de bits también es mayor que la CMOS a granel debido a las menores corrientes de fuga y una mejor inmunidad a las partículas alfa.
Proceso FD-SOI: Oeste frío, Este caliente
Pero a pesar de la FD-SOI afirma que tiene muchas de las ventajas anteriores, el proceso para el rendimiento de la producción, los precios dedicados oblea y fuentes de estabilidad de la oferta, así como la hora exacta del proceso de producción en masa, soporte técnico integridad de los ecosistemas en general, la industria sigue siendo muchas dudas, por lo que aunque la FD-SOI tiene ST, NXP (NXP) y otros partidarios, Samsung, GlobalFoundries, etc. también fueron promover activamente su negocio de fundición FD-SOI, las discusiones técnicas calentar y visibilidad en el mercado ha sido baja en Europa , sobre todo en Occidente.
Llegó el momento en febrero de 2017, GlobalFoundries anunció planes para invertir $ 10 mil millones a establecer fábrica de obleas de 12 pulgadas (Figura 2) en Chengdu, Western de alta tecnología, en 2018 comenzó a funcionar la primera fase de la línea de producción será transferido de la planta de Singapur de la empresa es más maduro el proceso de 180/130 nm, se espera que la segunda fase para la transferencia de su Dresden, 22FDX FD-SOI línea de producción proceso de Alemania (Dresden) planta para comenzar las operaciones en 2019; este mensaje en la industria de semiconductores causó una tremenda respuesta, además de limpiar de nuevo La ambición de la parte continental de desarrollar la cadena de la industria nacional de semiconductores también representa que la "línea de batalla principal" del proceso FD-SOI se encenderá en el continente.
La parte continental ya en 2015 sobre el derecho de la tecnología FD-SOI expresó un alto grado de interés; cuando las empresas de servicios de diseño de circuitos integrados originales núcleo continental (VeriSilicon) CEO Wayne Dai (Wayne Dai), es decir, en una entrevista con el reportero de EE Times visitó, con su proceso de FinFET constantemente ponerse al día con TSMC o Intel de pasos, que cree que china debe invertir en FD-SOI, y con la tecnología como una alternativa al proceso de fabricación de baja potencia. Además Shanghai producción de nuevas tecnologías orgullo (Simgui) el volumen en el otoño de 2015, el primer lote de 8 pulgadas SOI oblea, utilizando los socios estratégicos de la compañía, el fabricante de tecnología francesa Soitec proceso Cortar inteligente.
También hay un fondo creado por la plataforma de gran inversión, Silicon Shanghai Industrial Investment Co., Ltd. (Grupo Nacional de silicio Industria, NSIG) anunció la adquisición del 14,5% de las acciones de Soitec en 2016; fundiciones de Shanghai (Shanghai Huali Microelectrónica Microelectrónica Huali Corp.) antes de GlobalFoundries anunció los planes de inversión de la planta de Chengdu, también reveló planes para invertir línea de producción FD-SOI, pero no hay un calendario específico. estos signos muestran FD-SOI será parte de la tierra firme hoja de ruta de la industria de semiconductores, y Puede hacer que hasta ahora, en el mercado mundial occidental, la tecnología sea ligeramente menos hábil, brillante en la fiebre del mercado este.
Según la declaración, cuando Alain Mutricy, vicepresidente de gestión de producto en la entrevista GLOBALFOUNDRIES con EE salidas en mayo de 2017, la empresa invirtió la creación de fábricas en Chengdu sólo el primer paso, el siguiente será el establecimiento de los ecosistemas FD-SOI a nivel local, continental y sin ayuda Las empresas de diseño de circuitos integrados de fundición y los proveedores de servicios de diseño son más fáciles de obtener las herramientas y el IP requeridos.
La guerra de procesos de IoT está a punto de explotar
A finales de septiembre de 2017, en el foro Quinta Shanghai Alianza FD-SOI SOI Industria alojado, publicó el discurso principal de GlobalFoundries CEO Sanjay Jha promover enérgicamente el proceso FD-SOI de nuevo, y la adopción de un solo 22 nanómetros ── máscara más pequeña nodo, las cosas también son adecuados, y otros dispositivos portátiles costo / aplicaciones sensibles a la energía, espera que sea una 'larga vida' ── nodo en el mercado como referencia, los procesos de la empresa y proceso de Intel 22FFL 22FDX, proceso de TSMC 22ULP Comparación de rendimiento (Figura 3).
Dijo en Jha después del discurso de apertura de recepción EE Times de China acceso: 'de ella por encima del costo, FinFET 22 nm Si la tecnología planar, los pasos del proceso será más complejo alto grado de control de procesos para FDX, el coste subyacente del sustrato puede ser. será un poco más alto. analogía es realmente difícil de estructuras de costos respectivos, pero teniendo en cuenta la relación coste-eficacia de nuestros productos en la inversión en construcción Fab parte continental y la escala, desde el costo de producción, la tecnología en comparación con Intel, puede ser una ligera ventaja . '
En el mismo foro, Jones, consejero delegado de IBS, propuso un análisis de costo por puerta del proceso FD-SOI (Figura 4). Señaló que el proceso FD-SOI de 28 nanómetros y el alto de 28 nanómetros Los costos de compuertas para CMOS grandes (HKMG) son bastante comparables, y el costo de compuerta para FD-SOI de 22 nanómetros sigue siendo competitivo. En la próxima generación de FD-SOI de 12 nanómetros, que requiere menos fotomáscara, muy coste sea inferior a 16 nm proceso FinFET 22,4%, 23,4% inferior a la FinFET 10 nm, 27% menor que 7 nm FinFET, mientras que el FD-SOI sin duda mejor que el rendimiento del consumo de energía FinFET.
Además software y hardware Jones también propuesto diseño de cada nodo de proceso de comparación de costos (Fig. 5), diseñado para estimar el coste de la FD-SOI 12 nm entre 5000 a $ 55 millones, y 16 nanómetros diseño FinFET cuesta alrededor de $ 72 millones, 10 nanómetros de diseño económico FinFET alrededor de $ 131 millones, los ingresos debido a la necesidad de diseñar el resultado es 10 veces el costo, tamaño potencial de modo 12 nm FD-SOI del mercado (TAM) y 10 nm FinFET será mayor que 16 nm.
FD-SOI integrado de baja potencia, fácil de integrar características de RF tales como las ventajas de costes, dispositivo móvil GlobalFoundries, redes, comunicaciones inalámbricas (5G / LTE / Wi-Fi), y de automoción (comunicaciones / vehículo ADAS) considerará las aplicaciones más populares del proceso de fabricación; Jones cree que los elementos de proceso de 28 nanómetros existentes, nueve Chengdu para dirección proceso FD-SOI, que se estima escala TAM para llegar a $ 17.1 mil millones (Figura 6) en 2018, 2025 e incluso hasta $ 18.4 mil millones, los proveedores de tecnología-FD-SOI pública a la cantidad de ingresos que realmente estaba hecho su suerte en otro lugar, y oportunidades de mercado bloqueo proceso de cosas ha sido la guerra y humo por todas partes.
¿Los fabricantes de IC continentales ansiosos por los fabricantes de Taiwan?
Según las estadísticas GlobalFoundries en el quinto foro de Shanghai FD-SOI proporcionado por el proceso de la compañía 22FDX hemos recibido un total de 135 clientes, de los cuales hay 20 clientes entrarán en la oblea de varios proyectos de prueba (MOP) antes de finales de 2017 15 de ellos se pondrán en funcionamiento oficialmente a fines de 2018. Entre los clientes que ingresan a la fase de diseño / proyecto de prueba hay 10 fabricantes de China continental.
GlobalFoundries anunció en Chengdu después de la construcción de la nueva inversión que asciende planta de 12 pulgadas de mil millones de dólares en febrero de 2017, de nuevo en el mismo año con el gobierno municipal de Chengdu anunciaron conjuntamente que colaborarán para construir seis años una escala inversión total de más de 100 millones dólar de clase mundial FD-SOI ecosistema ', que cubre más de I + D en el centro de Chengdu, así como proyectos de investigación en colaboración con universidades, pretende atraer a los fabricantes de semiconductores más altos en Chengdu, Chengdu y 'próxima generación chip de COE diseño.
Se unirá al ecosistema Chengdu FD-SOI de compañías, incluyendo los vendedores de EDA Cadence, Synopsys, Servicios de diseño empresas VeriSilicon, Invecas, así como diseñador de chips MediaTek (MediaTek), Rockchip (RockChip), Shanghai Fudan Microelectronics (Shanghai Fudan microelectrónica empresa Grupo) y así sucesivamente; VeriSilicon Wayne Dai en una entrevista con EE Times entrevista que obtienen fondos de I + D del sistema de inversión ecológica Chengdu FD-SOI, "todas las empresas deben desplegar equipo de I + D en Chengdu.
Dai Weimin señaló que los partidarios de FD-SOI han sentado las bases para el continente y continúan promoviendo los fabricantes locales de chips y los ingenieros de diseño de circuitos integrados, funcionarios gubernamentales y fondos de inversión privados a través de eventos como el FD-SOI Forum de Shanghai. En su opinión, hay varios puntos clave para expandir el ecosistema FD-SOI: la viabilidad de usar FD-SOI para el diseño de señales mixtas y RF, el apoyo de proveedores de servicios de diseño como VeriSilicon, el flujo de diseño de sesgo del sustrato y Herramientas, educación de diseño, seminarios, cursos universitarios, laboratorios y libros de texto, y apoyo del gobierno.
GlobalFoundries dijo que los socios de FDXcelerator del ecosistema de procesos FD-SOI llegaron a 33 en septiembre de 2017 (Figura 7), mientras que los fabricantes globales de IC están desesperados por la tecnología FD-SOI y el ecosistema industrial local se está formando gradualmente. , Cubriendo a los fabricantes de aguas arriba y aguas abajo en la cadena de la industria de semiconductores. Aunque Taiwán ocupa una cantidad muy pequeña de fabricantes, incluyendo el gigante de empaquetado y pruebas ASE, el proveedor de memoria embebida IP eMemory y el proveedor de procesadores IP Tecnología de Anxin (Andes).
el gerente general de Tecnología Andes entrevista Lin Zhiming con EE Times, dijo que la compañía es que las empresas de servicios de diseño de EE.UU. IC Invecas cooperación y socio a largo plazo GlobalFoundries en 2015, se importaron núcleo del procesador 32 yuanes N7 utilizando referencia de proceso de fabricación FD-SOI Diseño, y más tarde ganó la validación del proceso 22FDX de GlobalFoundries.
Señaló que el corazón del desarrollo del núcleo del procesador se basó originalmente en el bajo consumo de energía, alta eficiencia ya que sus series N7, N8 y N9 se han utilizado en Internet de las cosas y el mercado de productos electrónicos portátiles, presencia, incluidos relojes inteligentes , asistente de voz inteligente en la misma dirección, consolas de juegos y karaoke portátil dispositivo Aceptar micrófono, etc., la tecnología y el mercado objetivo FD-SOI, esta opción de proceso con corazón de cristal de IP, se espera que traiga un mejor diseño de ahorro de energía para los clientes Eficacia.
proveedores de semiconductores IP de Taiwán no se pierda el ecosistema FD-SOI, pero cuando las empresas de diseño de Taiwán IC seguirán? Además de que ya se prepara para unirse al ecosistema de Chengdu FD-SOI MediaTek, Taiwán fabricantes locales esta actitud la tecnología mercados tan fresco y occidentales; como iST laboratorio de pruebas de semiconductores (iST), dijo, de acuerdo con FD-SOI está tratando de entender compañías de diseño de IC de Taiwán siguen siendo una minoría, que se espera que sea la velocidad mucho más lento el proceso de aceptación que en los fabricantes de China continental .
Conclusión
La firma de investigación de mercado de Taiwán DRAMeXchange (TrendForce) analista Semiconductor Centro de Investigación del Instituto de Investigación de topología Huang Zhiyu dijo que las estadísticas actuales de capacidad de producción global FD-SOI no están fácilmente disponibles, sólo se pueden estimar más o menos que el proceso de fundición mundial ocupa 2017 la proporción de trabajadores de ventas es de aproximadamente 0,2%; también señaló que china establezca activamente cadena FD-SOI industria, la introducción del fabricante de obleas Soitec, GlobalFoundries de fundición, fundiciones de Taiwán competitividad de 28nm podría tener un impacto.
Sin embargo, Huang señaló que también es importante observar el momento de la capacidad de producción de FD-SOI en China continental. También debemos considerar la depreciación del proceso de 28 nanómetros y la capacidad real de FD-SOI en el mercado para las fundiciones existentes: Capacidad de proceso FD-SOI de pequeña escala, el costo es relativamente alto, y si la depreciación de la fundición está en buenas condiciones, podrá proporcionar un precio más favorable del proceso de 28 nanómetros, por lo que en la competencia de productos finales orientada a los costos, FD-SOI Puede que no sea beneficioso.
El proceso de 28nm puede decirse que la fundición de Taiwan Hutch Union UMC (UMC), la 'vaca de efectivo' de TSMC, incluyendo TSMC en 2017 envíos de obleas de 28 nanómetros alcanzaron un récord de 180,000, el campamento de nodos En el tercer trimestre de 2017, TSMC aún ocupaba los ingresos totales trimestrales más altos, alcanzando el 27%, más alto que el nodo avanzado 16 / 20nm. En el tercer trimestre, UMC vio una desaceleración en la demanda del mercado de 28nm HKMG.
¿Cuál será el impacto del amenazante proceso FD-SOI en el mercado existente de fundición de 28 nanómetros? ¿La industria de semiconductores de la parte continental reescribirá la historia a medida que avance la tecnología FD-SOI? Proceso y si se puede obtener el poder del mercado? Para las oportunidades de mercado de redes, UMC en el proceso de 28 nanómetros sacrificará qué nuevas 'armas' situación de desarrollo del mercado de semiconductores 2018 vale la pena una tras otra observación!