只能FinFET或FD-SOI？二合一也行！

　　在我們大多數(shù)人“非黑即白”、“非此即彼”的觀念里，半導(dǎo)體業(yè)者應(yīng)該不是選擇FinFET就是FD-SOI制程技術(shù);不過既然像是臺(tái)積電(TSMC)、GlobalFoundrie或三星(Samsung)等晶圓代工廠，必須要同時(shí)提供以上兩種制程產(chǎn)能服務(wù)客戶，有越來越多半導(dǎo)體制造商也正在考慮也致力提供“兩全其美”的制程技術(shù)。

　　例如飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor)最近就透露，該公司正在14至16奈米節(jié)點(diǎn)采用FinFET技術(shù)，以及在28奈米節(jié)點(diǎn)采用FD-SOI制程技術(shù)，只為了達(dá)成相同的目標(biāo)--更高的速度以及更低的功耗--不過是針對不同的半導(dǎo)體元件產(chǎn)品;此外飛思卡爾也在嘗試在下一世代的半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)，將兩種技術(shù)結(jié)合在一起。

　　“飛思卡爾與所有的晶圓代工業(yè)者都有合作關(guān)系，也具備從低復(fù)雜性到超高復(fù)雜性的制程技術(shù)與連結(jié)技術(shù)能力，其中有很多是獨(dú)家的;”飛思卡爾微控制器(MCU)事業(yè)群的應(yīng)用處理器與先進(jìn)技術(shù)副總裁Ron Martino表示：“因此，我們已經(jīng)針對FinFET與FD-SOI制程開發(fā)了最佳化的技術(shù)藍(lán)圖?！?/p>

　　Martino進(jìn)一步舉例指出，F(xiàn)D-SOI晶圓片較昂貴，不過適合低功耗或高性能的應(yīng)用，搭配飛思卡爾的28奈米i.MX非常完美;至于FinFET制程，該公司認(rèn)為該技術(shù)是數(shù)位連網(wǎng)(digital networking)產(chǎn)品線成功的關(guān)鍵，能以良好的價(jià)格與性能比達(dá)成他們提高產(chǎn)品速度的目標(biāo)。

　　SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(成員包括IBM、Imec、Soitec、ST與飛思卡爾)已經(jīng)嘗試將FinFET技術(shù)與SOI結(jié)合，圖中顯示埋入氧化層(buried-oxide，BOX;圖右)已經(jīng)為FD-SOI薄化 (圖片來源：SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)

　　Martino甚至認(rèn)為，未來可能會(huì)有一些透過結(jié)合FinFET與FD-SOI所帶來的“驚喜”，也許是將這兩種技術(shù)在下一個(gè)半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)合并在一起，同時(shí)在未來許多年維持以28奈米FD-SOI制造較低階的產(chǎn)品。

　　“FD-SOI制程需要感測器整合，28奈米節(jié)點(diǎn)具備所需的RF與類比功能，能讓許多可穿戴式裝置在連結(jié)性與低功耗方面取得具吸引力的平衡;”Martino表示：“各個(gè)節(jié)點(diǎn)的甜蜜點(diǎn)(sweet spot)是FD-SOI在40奈米節(jié)點(diǎn)與28奈米節(jié)點(diǎn)，F(xiàn)inFET則是更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)如14~16奈米節(jié)點(diǎn)。在制程微縮以及成本的最佳化方面，我們將看我們能如何有效地利用FD-SOI與FinFET?！?/p>

　　圖中顯示在SOI上的FinFET之鰭式電晶體如何能被更好的隔離，以及無期限的通道如何簡化了制程步驟 (圖片來源：SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)

　　意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)是選擇FD-SOI優(yōu)先于FinFET，前者是藉由在電晶體(BOX)之下放置一層薄的絕緣體，因此讓未摻雜的通道達(dá)到全空乏(full-depletion)，將泄漏電流縮減到最小。不過FD-SOI還有一個(gè)通常被忽視的優(yōu)勢，是極化(polarize) BOX下方基板的能力，也就是“順向基底偏壓(forward body biasing，F(xiàn)BB)”。

　　順向基底偏壓在功耗與性能折衷的最佳化方面非常有效率，而且藉由在運(yùn)作過程中改變偏置電壓，設(shè)計(jì)工程師能讓他們的電晶體在不使用時(shí)達(dá)到超低功耗，但又能在速度如常時(shí)于關(guān)鍵時(shí)刻達(dá)到超高效能。

　　飛思卡爾表示，F(xiàn)D-SOI在28奈米節(jié)點(diǎn)與非常省電之低功耗元件的智慧整合方面是領(lǐng)先技術(shù)，而且能擴(kuò)展到28奈米以下，F(xiàn)inFET則是在更先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)產(chǎn)出今日最高性能的元件;這兩種技術(shù)都會(huì)產(chǎn)生全空乏通道，只是以不同的方式--所以如果讓兩者結(jié)合在一起呢?

　　塊狀晶圓與SOI晶圓上的FinFET成本差異，會(huì)隨著所需的額外制程步驟而抵銷，但在SOI上仍然較昂貴 (圖片來源：SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)

　　“FD-SOI是全空乏，F(xiàn)inFET也是全空乏，你甚至可以將兩種技術(shù)結(jié)合在一起;”Martino 表示：“總之，飛思卡爾將繼續(xù)最佳化我們的產(chǎn)品陣容，因?yàn)槲覀冃枰獜V泛的技術(shù)與制程，從i.MX最佳化到嵌入式快閃記憶體最佳化，所有都將會(huì)需要適合它們的制程。”

　　有些半導(dǎo)體業(yè)者專注于FD-SOI，有一些則鎖定FinFET，但對無晶圓廠業(yè)者與半無晶圓廠(semi-fabless)來說，晶圓代工業(yè)者能提供兩種技術(shù)選項(xiàng);所以為什么不將兩者混搭甚至結(jié)合在一起呢?事實(shí)上SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，正在實(shí)驗(yàn)于7奈米節(jié)點(diǎn)結(jié)合兩種技術(shù)，跨越閘極全面拓展鰭式架構(gòu)，而且利用三五族(III-V)通道。