新型智能手表顯示FD-SOI正當時？

　　在今年，業(yè)界對FD-SOI的討論終于從理論性的制程技術(shù)比較，轉(zhuǎn)移到由產(chǎn)品與應(yīng)用所決定的技術(shù)競爭。

　　因為沒有可見的終端產(chǎn)品能證明其號稱超低功耗的特色，全空乏絕緣上覆矽(fully Depleted Silicon On Insulator，FD-SOI)制程一直得努力克服半導體產(chǎn)業(yè)界許多工程師的質(zhì)疑，例如：該技術(shù)的好處在哪?在商業(yè)市場上有實際產(chǎn)品嗎?它真正的優(yōu)勢何在?

　　終于，現(xiàn)在有實際產(chǎn)品可以做為FD-SOI制程的實證──是一只中國智慧型手機品牌業(yè)者小米(Xiaomi)副品牌華米(Huami)新推出的智慧手表Amazfit，內(nèi)建了日本大廠索尼(Sony)以28奈米FD-SOI制程生產(chǎn)的GPS晶片。

　　Amazfit定價120美元，配備了一系列運動追蹤感測器以及藍牙低功耗4.0晶片、Wi-Fi無線晶片、GPS晶片、心律感測器以及NFC;該款智慧手表的獨特之處在于較長的電池壽命，據(jù)華米表示，它能五天充電一次、或是開啟GPS功能35小時。

　　這是Sony的一場勝利，對FD-SOI支持者來說甚至是更大的勝利;華米的智慧手表證明了該技術(shù)號稱超低功耗的特性。

　　法國晶圓業(yè)者Soitec執(zhí)行長Paul Boudre在接受EE Times訪問時表示：“去年產(chǎn)業(yè)界對FD-SOI的討論集中在該技術(shù)與另一種制程技術(shù)FinFET之間的競爭;”而在今年，業(yè)界對FD-SOI的討論終于從理論性的制程技術(shù)比較，轉(zhuǎn)移到由產(chǎn)品與應(yīng)用所決定的技術(shù)競爭。他指出，衡量FD-SOI的標準在于該技術(shù)能為終端產(chǎn)品帶來的價值，也就是它實際的能源使用效益。

　　Sony是在2015年1月于日本東京舉行的SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會議上，發(fā)表以28奈米FD-SOI制程技術(shù)制造的新一代全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)晶片;接著在今年初舉行的國際固態(tài)電路會議(ISSCC)上，Sony的工程師團隊發(fā)表了一篇關(guān)于28奈米FD-SOI制程GNSS接收器的技術(shù)論文。

　　Sony在2016年度ISSCC發(fā)表的GNSS接收器晶片RF電路 (圖片來源：ISSCC)

　　該篇Sony論文作者指出，GNSS是感測處理器的基礎(chǔ)，至于該功能為何如此難以內(nèi)建于可穿戴系統(tǒng)，是因為目前的GNSS接收器耗電量約10mW：“GNSS接收器的低雜訊RF需要高供應(yīng)電壓，帶來非常高的耗電。”

　　Sony的設(shè)計工程師是透過有效利用FD-SOI制程開發(fā)出的0.7V射頻(RF)電路實現(xiàn)其技術(shù)突破;在上個月，Sony也參加了在中國上海舉行的FD-SOI論壇，探討該公司的FD-SOI制程GNSS接收器最終成品。

　　隨著Sony完成了FD-SOI制程的GPS/GNSS晶片RF與邏輯電路設(shè)計，該公司將持續(xù)追蹤位置的RF功耗，從6.3mW (前一代晶片)大幅降低至1.5mW。

　　對中國市場的影響

　　Soitec的Boudre指出，華米智慧手表的電池續(xù)航力在GPS功能開啟的情況下，是競爭產(chǎn)品的2.5倍，藉此證明了Sony晶片的價值，以及FD-SOI制程技術(shù)在功耗/性能/成本方面的優(yōu)勢。

　　在這樣的推廣效應(yīng)下，中國的無晶圓廠晶片設(shè)計業(yè)者開始對于以FD-SOI制程設(shè)計晶片越來越有興趣;Boudre預(yù)測，在未來12~18個月：“會發(fā)現(xiàn)來自中國的終端產(chǎn)品內(nèi)，出現(xiàn)更多采用以FD-SOI制程設(shè)計、制造的晶片。”

　　此外市場也持續(xù)猜測中國純晶圓代工廠上海華力微電子(Huali)，可能會開始提供FD-SOI制程;對此Boudre表示：“他們有機會這么做。”

　　而且Boudre透露，華力并非唯一向FD-SOI制程靠攏的中國晶圓代工業(yè)者;在一年前，Soitec與中國的半導體矽材料供應(yīng)商上海新傲科技(Simgui Technology)共同宣布，首批采用Soitec 獨家Smart Cut 技術(shù)之8寸(200-mm) SOI晶圓片，已經(jīng)在新傲的上海廠產(chǎn)出。

　　FD-SOI制程現(xiàn)況

　　目前包括三星(Samsung)與Globalfoundries都在推廣FD-SOI制程代工，前者采用28奈米節(jié)點，后者是22奈米;而Boudre認為，中國也會在FD-SOI制程的推廣上扮演要角：“當Globalfoundries表示，其FD-SOI制程生產(chǎn)線已經(jīng)有50個設(shè)計案進行中，該技術(shù)已經(jīng)接觸產(chǎn)業(yè)界每一家晶片制造商。”

　　就在上個月，Globalfoundries宣布，其接續(xù)22FDX的下一代FD-SOI制程12FDX已經(jīng)接近量產(chǎn)(參考閱讀);12FDX號稱能提供媲美10奈米FinFET制程的性能，比16奈米FinFET更佳的功耗表現(xiàn)以及更低的成本。預(yù)計12FDX的客戶投片時程在2019上半年。

　　如Boudre所言，某些特定應(yīng)用需要FinFET電晶體的高性能，但有很多連網(wǎng)裝置需要高(RF)整合度、更高的彈性、超低功耗以及更低成本，卻是FinFET無法提供的。

　　最近車用視覺處理器晶片設(shè)計業(yè)者Mobileye決定選擇以FinFET制程生產(chǎn)新一代EyeQ 5晶片(預(yù)計2018年上市)，但該公司先前一直是委托意法半導體(STMicroelectronics)采用FD-SOI制程生產(chǎn)所有的EyeQ視覺處理器晶片。

　　對此Boudre表示：“這件事很簡單，Mobileye在去年必須要決定制程技術(shù)，但當時12奈米FD-SOI制程還未就緒，只好選擇另一種制程技術(shù);所以制程發(fā)展藍圖真的很重要。”

　　他指出，法國技術(shù)研究機構(gòu)CEA-Leti就正在為FD-SOI制程開發(fā)更長期的技術(shù)藍圖，最近已經(jīng)公布了10奈米的FD-SOI制程“矽資料(silicon data)”，該機構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)具備7奈米節(jié)點的FD-SOI制程“建模資料(modeling data)”。