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FDSOI韜光養(yǎng)晦以待時(shí)變

—— 通過(guò)ARM發(fā)展燎原之勢(shì)
作者: 時(shí)間:2011-03-04 來(lái)源:SEMI 收藏

  半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律發(fā)展已有數(shù)十年,生命力之強(qiáng)大令人敬畏,這種生命力的背后是馬不停蹄的技術(shù)創(chuàng)新,每一個(gè)革新技術(shù)都為產(chǎn)業(yè)注入前行的動(dòng)力。SOI(Silicon on Insulator,絕緣體上的硅)技術(shù)就是其中之一。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/117446.htm

  SOI韜光養(yǎng)晦二十余年

  SOI技術(shù)在上世紀(jì)80年代開始發(fā)展,其顯著的性能優(yōu)勢(shì)得到業(yè)界公認(rèn),如抗輻射、低功耗、高速、工藝簡(jiǎn)單等,被認(rèn)為是“二十一世紀(jì)的硅集成電路技術(shù)”。盡管如此,但SOI晶圓制造成本高于普通硅晶圓,因此并未得到推廣。然而SOI技術(shù)的發(fā)展并未就此停止,在諸如抗輻射電路、耐高溫電路等成本相對(duì)不敏感的應(yīng)用中,SOI技術(shù)成為首選。憑借這些特種應(yīng)用的支持,業(yè)界對(duì)于SOI技術(shù)的知識(shí)積累和性能改善從未停止過(guò),這為SOI后期的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

  這種努力并未白費(fèi)。1998年,IBM宣布成功利用SOI技術(shù)制成高性能處理器,這一成果標(biāo)志著SOI正式邁入高性能商用芯片市場(chǎng)。此后的十幾年SOI領(lǐng)域出現(xiàn)了越來(lái)越多領(lǐng)先芯片廠商的身影,除了IBM,AMD、Freescale、GlobalFoundries等芯片大廠先后推出一系列基于SOI的高性能產(chǎn)品和先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的代工服務(wù)。業(yè)界曾寄希望于通過(guò)這些大廠的努力,使SOI 技術(shù)成為主流,但這一天并沒有到來(lái)。一方面晶圓成本仍是問(wèn)題,另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)體硅技術(shù)還沒有遇到不可逾越的障礙,技術(shù)革新的時(shí)機(jī)尚不成熟。因此,SOI技術(shù)的發(fā)展仍局限于規(guī)模較小的高性能芯片市場(chǎng)。就這樣,SOI又潛伏了十余年。

  潛龍勿用,是為了等待飛龍?jiān)谔斓臅r(shí)機(jī)。如今,這個(gè)機(jī)會(huì)已近在眼前。

  體硅強(qiáng)弩之末 FDSOI或躍在淵

  體硅技術(shù)走到22nm之后,特征尺寸已很難繼續(xù)微縮,急需革新技術(shù)來(lái)維持進(jìn)一步發(fā)展。在候選技術(shù)之中,F(xiàn)DSOI(Fully Depleted SOI,全耗盡SOI)技術(shù)極具競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于FDSOI,硅薄膜自然地限定了源漏結(jié)深,同時(shí)也限定了源漏結(jié)耗盡區(qū),從而可改善DIBL(Drain Induced Barrier Lowering,漏致勢(shì)壘降低)等短溝道效應(yīng),改善器件的亞閾特性,降低電路的靜態(tài)功耗。此外,F(xiàn)DSOI無(wú)需溝道摻雜,可以避免RDF(Random Dopants Fluctuation,隨機(jī)摻雜漲落)等效應(yīng),從而保持穩(wěn)定的閾值電壓,同時(shí)還可以避免因摻雜而引起的遷移率退化。

  SOI晶圓制備技術(shù)的發(fā)展也為FDSOI投入應(yīng)用提供了良好的支撐。為了使獲得理想的性能,F(xiàn)DSOI晶圓的頂層硅膜和隱埋氧化層(Buried Oxide,BOX)須非常薄。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品,可滿足現(xiàn)階段的應(yīng)用需求。

  SOI技術(shù)的發(fā)展環(huán)境也日益改善。自2007年SOI聯(lián)盟(SOI Consortium)成立以來(lái),越來(lái)越多的公司和機(jī)構(gòu)開始關(guān)注SOI技術(shù),并加入到推廣SOI技術(shù)的隊(duì)伍中。目前SOI聯(lián)盟已有會(huì)員30個(gè),包括科研機(jī)構(gòu)、材料商、設(shè)備商、集成芯片制造商、芯片設(shè)計(jì)商、芯片代工商、EDA供應(yīng)商等,貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。在這些廠商的努力下,產(chǎn)業(yè)對(duì)SOI的認(rèn)識(shí)變得更為全面、準(zhǔn)確和深入。

  綜上所述,F(xiàn)DSOI走向大規(guī)模應(yīng)用的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái),如能成功地縱身一躍,將完成SOI技術(shù)發(fā)展史上最華麗的篇章。

  移動(dòng)芯片市場(chǎng)的機(jī)會(huì)

  近期ARM、GlobalFoundries、IBM、STMicroelectronics、Soitec和CEA-Leti聯(lián)合發(fā)布了一份評(píng)估,稱FDSOI技術(shù)非常適用于20nm及以下的移動(dòng)芯片。FDSOI的優(yōu)勢(shì)已在基于ARM架構(gòu)的處理器上獲得了證明。

  隨著智能手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品的興起,移動(dòng)芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)出良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將日益普及,移動(dòng)芯片市場(chǎng)的潛力無(wú)可限量。FDSOI憑借低功耗殺手锏,若能在移動(dòng)芯片中打下一片天地,那么在新技術(shù)之爭(zhēng)中將獲得舉足輕重的優(yōu)勢(shì)。如今FDSOI得到領(lǐng)先大廠們的認(rèn)證是非常利好的消息,尤其是ARM的助力。近幾年ARM的創(chuàng)新商業(yè)模式使其處理器架構(gòu)廣泛傳播,已在移動(dòng)市場(chǎng)上占得了先機(jī),讓Intel頭痛不已。得到ARM的認(rèn)同與采用,對(duì)FDSOI具有非凡的意義。如果FDSOI技術(shù)能通過(guò)ARM的渠道滲透市場(chǎng),就猶如搭上了一艘順風(fēng)快船,星火燎原之勢(shì)指日可待。



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