半導(dǎo)體制程技術(shù)競爭升溫

　　要判定FinFET、FD-SOI與平面半導(dǎo)體制程各自的市場版圖還為時過早…

　　盡管產(chǎn)量仍然非常少，全空乏絕緣上覆矽(fully depleted silicon-on-insulator，F(xiàn)D-SOI)制程有可能繼Globalfoundries宣布12奈米計畫(參考閱讀)之后快速成長;而市 場研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies (IBS)資深分析師Handel Jones表示，三星(Samsung)或?qū)⒃谥袊虾３闪⒌囊蛔戮A廠是否會采用FD-SOI制程技術(shù)，會是其中的重要因素。

　　獲得英 特爾(Intel)、三星、臺積電(TSMC)等大廠采用的FinFET制程，號稱能提供最高性能與最低功耗;但Jones指出，在約當(dāng)14奈米節(jié) 點(diǎn)，F(xiàn)D-SOI每邏輯閘成本能比FinFET低16.8%，此外其設(shè)計成本也低25%左右，并降低了需要重新設(shè)計的風(fēng)險。

　　此外不久前在 上海出席了一場FD-SOI技術(shù)會議的Jones指出，F(xiàn)D-SOI具備能透過偏壓(biasing)動態(tài)管理功耗的獨(dú)特能力;該制程還因為明顯比 FinFET更高的截止頻率(cut-off frequency)，而能為RF帶來更有力的支援：“我們認(rèn)為智慧型手機(jī)應(yīng)用處理器與數(shù)據(jù)機(jī)晶片會采用12奈米FD-SOI制程，替代10奈米或可能的 7奈米FinFET。”

　　IBS指出，在14奈米節(jié)點(diǎn)，F(xiàn)D-SOI的晶圓成本比FinFET低16.8%

　　Jones 估計，如果該制程只能從Globalfoundries取得，可能產(chǎn)量會成長至占據(jù)全球先進(jìn)節(jié)點(diǎn)晶圓代工業(yè)務(wù)的四分之一;不過：“如果三星在重要時刻加 入，我認(rèn)為有40~50%的14/16/10奈米節(jié)點(diǎn)代工業(yè)務(wù)可能會由FD-SOI囊括──三星是外卡(wild card)選手。”

　　中國則是另一個“外卡”選手，特別是一座正在上海興建的新晶圓廠──該座隸屬于上海華力(Hua Li)的晶圓廠(第二座)將可從中國政府取得58億美元的補(bǔ)助;Jones表示，該座晶圓廠還未選擇要采用哪種制程，但：“他們有合理的可能性會選FD-SOI。”

　　華力現(xiàn)正營運(yùn)中的12寸晶圓廠每月產(chǎn)能約3萬片;該公司是華虹(Hua Hong)集團(tuán)的一份子，同屬該集團(tuán)的還有目前擁有一座8寸晶圓廠的宏力半導(dǎo)體(Grace Semiconductor)。

　　不 過號稱是中國擁有最先進(jìn)技術(shù)的晶圓代工業(yè)者中芯國際(SMIC)，則不太可能會采用FD-SOI制程;Jones表示，該公司將注意力集中在量產(chǎn) High-K金屬閘極與多晶矽28奈米制程：“他們做的是市場主流正確選擇。”然而他也認(rèn)為，中國嘗試于復(fù)雜的FinFET制程與臺積電競爭，恐怕仍會落 后一大段距離;臺積電已經(jīng)有500位工程師專注于實現(xiàn)FinFET設(shè)計。

　　整體看來，要判定FinFET、FD-SOI與平面半導(dǎo)體制程各自的市場版圖還為時過早;Jones所能估計的是FD-SOI技術(shù)整體有效市場(total available market)，并非市占率。

　　FD-SOI制程在2017年估計有170億美元的有效市場，但還不確定實際上能產(chǎn)生多少營收

　　現(xiàn)有的22奈米FD-SOI晶圓出貨量估計在每月6萬~10萬片，整體28奈米制程晶圓出貨量則為30萬片;Jones表示，Globalfoundries預(yù)期在2019年以前不會與客戶展開在12奈米FD-SOI制程上的合作：“他們應(yīng)該嘗試加快速度。”

　　而IBS預(yù)期，各種不同類型的28奈米制程仍會是市場最大宗，估計到2025年都會維持每月30萬片晶圓的產(chǎn)量;在Jones出席的上海會議中，有一位三星高層展示了一張投影片，表示該公司認(rèn)為28奈米會維持比其他節(jié)點(diǎn)都低的單電晶體成本。

　　長期看來，各種型態(tài)的28奈米平面電晶體制程仍會是市場主流

　　也就是說，F(xiàn)inFET制程還有很大的成長潛力;據(jù)說蘋果(Apple)是采用臺積電的16FF+制程生產(chǎn)iPhone 7之A10處理器，預(yù)期將會繼續(xù)采用臺積電的10奈米FinFET制程，生產(chǎn)可能會在明年開始量產(chǎn)iPhone 8使用的A11處理器。

　　Jones表示：“Apple積極推動明年以10奈米制程生產(chǎn)晶片，以及后年的7奈米制程;而臺積電也積極投入資本支出趕上進(jìn)度──也許還是會延遲一季或兩季，但會實現(xiàn)量產(chǎn)。”

　　IBS 估計，F(xiàn)inFET制程的每邏輯閘成本因為其復(fù)雜性與較低良率，可能在每個節(jié)點(diǎn)都會略微上升;不過Jones表示，對此英特爾有不同的觀點(diǎn)，表示該公司認(rèn) 為每個節(jié)點(diǎn)的電晶體成本會持續(xù)下降：“這需要達(dá)到固定良率(constant yields)，這是個優(yōu)良目標(biāo)但不容易達(dá)成，我不知道英特爾的14奈米節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)達(dá)到該目標(biāo)。”

　　至于臺積電則不太可能會采用FD- SOI技術(shù)，但Jones認(rèn)為該公司絕對會對該制程帶來的競爭壓力做出回應(yīng)：“他們或許得積極推動7奈米制程，并提供結(jié)合RF、嵌入式非揮發(fā)性記憶體，以 及另外采用其昂貴但表現(xiàn)優(yōu)異的InFlo技術(shù)制造的I/O功能區(qū)塊的多晶片解決方案。”

　　IBS預(yù)期，每一代的FinFET制程邏輯閘成本將持續(xù)上揚(yáng)