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FD-SOI制造工艺和产品应用现状梳理

目前全球有三家公司具备FD-SOI代工能力,分别是STM、三星和Globalfoundries(GF)。近年来,GF是FD-SOI制造技术的推动者和引领者,其于2016年推出的12nm FD-SOI工艺技术12FDX是目前市面上最先进的FD-SOI制造工艺。因此,GF是FD-SOI制造技术发展的风向标。2018年9月5日,GF宣布无限期中断7纳米投资计划的举动释放出两个信号:(1)GF将加大对现有FD-SOI技术的投入;(2)GF也将放慢开发12nm节点以下FD-SOI先进制程的脚步。IBS预测,近10年内,FD-SOI代工工艺仍将集中在28nm、22nm、12nm节点。未来几年,业界将会把主要精力放在完善FD-SOI产业链、提高FD-SOI的产能以及扩张FD-SOI的市场规模上。


与此同时,研发FD-SOI先进工艺的重任则主要由Leti承担。目前,Leti已经积累了丰富的10nm节点以下FD-SOI制造工艺技术。除此之外,Leti基于FD-SOI技术开发出了先进的3D集成技术-CoolCUBE。Leti认为,随着工艺的成熟,CoolCUBE将为未来芯片3D集成提供一条绝佳的解决方案。

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图:Leti 的CoolCUBE 3D集成技术(Leti)


产品应用现状

由于产业发展的历史原因,FD-SOI到目前为止仍缺乏杀手级的产品,导致其远无法和FinFET抗衡。因此,FD-SOI必须能够提供差异化的产品,以缩短产品进入市场周期。结合FD-SOI自身的优势和未来半导体发展的趋势,业界普遍认为FD-SOI在汽车电子、物联网(IoT)等应用领域具有一定的前景。下面梳理各公司在这些应用领域的最近进展。


(1)汽车电子领域


汽车电子是未来FD-SOI应用的最大市场之一。FD-SOI具有功耗低、速度快、对软错误免疫、成本低等特性,适合用在汽车的摄像头、ADAS处理器以及雷达中,最典型的案例是NXP开发的i.MX GPU系列产品已经用于10家顶级汽车厂的750万辆汽车中。另外,Verisilicon与AiMotive合作正在开发基于GF 22FDX新一代ADAS SoC芯片。除了FD-SOI,其他SOI产品也已经成功应用于汽车电子中,例如Power-SOI用在LIN/CAN收发器的控制单元中、Photonics-SOI用作光收发器的交换机中等。当前汽车上平均有330美元的电子元器件,未来的自动驾驶汽车将更加依赖高性能、高可靠、高集成能力的芯片,而SOI解决方案可以为自动驾驶提供赋能。

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图:FD-SOI的优势(Verisilicon)

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图:FD-SOI在汽车电子中的应用(SOI产业联盟)


(2)IoT


IoT是FD-SOI应用的另一大潜在市场之一。IBS预测,应用于IoT领域的半导体市场规模将从2016年的178亿增长到2027年的567亿,年复合增长率超过10%。FD-SOI能够平衡功耗、性能与成本,是那些对性能无极致要求、但对功耗和成本有特别要求的IoT芯片的首选。当前,Verisilicon、三星、GF等已经开始布局IoT领域:①Verisilicon、三星、Blink合作推出了超低功耗的安防智能摄像头SoC;②Verisilicon正基于GF的22FDX平台设计同时集成RF、Analog的NB-IoT芯片;③三星正开发同时集成FD-SOI Logic、RF和eMRAM的IoT芯片。业界认为,随着IoT的爆发式增长,FD-SOI未来将大有可为。

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图:IoT领域的半导体市场(IBS)

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图:Blink推出的安防摄像头(Verisilicon)

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图:Verisilicon的NB-IoT芯片解决方案(Verisilicon)

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图:三星IoT芯片发展路线图(三星)


总结

FD-SOI代工技术趋于成熟,但FD-SOI整体市场规模较小、缺乏杀手级的产品。业界期待在未来3年内FD-SOI能够在汽车电子、IoT等应用领域取得突破。

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