半導體制程技術(shù)競爭升溫

　　要判定FinFET、FD-SOI與平面半導體制程各自的市場(chǎng)版圖還為時(shí)過(guò)早…

　　盡管產(chǎn)量仍然非常少，全空乏絕緣上覆矽(fully depleted silicon-on-insulator，FD-SOI)制程有可能繼Globalfoundries宣布12奈米計畫(huà)(參考閱讀)之后快速成長(cháng);而市 場(chǎng)研究機構International Business Strategies (IBS)資深分析師Handel Jones表示，三星(Samsung)或將在中國上海成立的一座新晶圓廠(chǎng)是否會(huì )采用FD-SOI制程技術(shù)，會(huì )是其中的重要因素。

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

　　此外不久前在 上海出席了一場(chǎng)FD-SOI技術(shù)會(huì )議的Jones指出，FD-SOI具備能透過(guò)偏壓(biasing)動(dòng)態(tài)管理功耗的獨特能力;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(lái)更有力的支援：“我們認為智慧型手機應用處理器與數據機晶片會(huì )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奈米節點(diǎn)，FD-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(huì )成長(cháng)至占據全球先進(jìn)節點(diǎn)晶圓代工業(yè)務(wù)的四分之一;不過(guò)：“如果三星在重要時(shí)刻加 入，我認為有40~50%的14/16/10奈米節點(diǎn)代工業(yè)務(wù)可能會(huì )由FD-SOI囊括──三星是外卡(wild card)選手。”

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

　　華力現正營(yíng)運中的12寸晶圓廠(chǎng)每月產(chǎn)能約3萬(wàn)片;該公司是華虹(Hua Hong)集團的一份子，同屬該集團的還有目前擁有一座8寸晶圓廠(chǎng)的宏力半導體(Grace Semiconductor)。

　　不 過(guò)號稱(chēng)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(huì )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(chǎng)主流正確選擇。”然而他也認為，中國嘗試于復雜的FinFET制程與臺積電競爭，恐怕仍會(huì )落 后一大段距離;臺積電已經(jīng)有500位工程師專(zhuān)注于實(shí)現FinFET設計。

　　整體看來(lái)，要判定FinFET、FD-SOI與平面半導體制程各自的市場(chǎng)版圖還為時(shí)過(guò)早;Jones所能估計的是FD-SOI技術(shù)整體有效市場(chǎng)(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(chǎng)，但還不確定實(shí)際上能產(chǎn)生多少營(yíng)收

　　現有的22奈米FD-SOI晶圓出貨量估計在每月6萬(wàn)~10萬(wàn)片，整體28奈米制程晶圓出貨量則為30萬(wàn)片;Jones表示，Globalfoundries預期在2019年以前不會(huì )與客戶(hù)展開(kāi)在12奈米FD-SOI制程上的合作：“他們應該嘗試加快速度。”

　　而IBS預期，各種不同類(lèi)型的28奈米制程仍會(huì )是市場(chǎng)最大宗，估計到2025年都會(huì )維持每月30萬(wàn)片晶圓的產(chǎn)量;在Jones出席的上海會(huì )議中，有一位三星高層展示了一張投影片，表示該公司認為28奈米會(huì )維持比其他節點(diǎn)都低的單電晶體成本。

　　長(cháng)期看來(lái)，各種型態(tài)的28奈米平面電晶體制程仍會(huì )是市場(chǎng)主流

　　也就是說(shuō)，FinFET制程還有很大的成長(cháng)潛力;據說(shuō)蘋(píng)果(Apple)是采用臺積電的16FF+制程生產(chǎn)iPhone 7之A10處理器，預期將會(huì )繼續采用臺積電的10奈米FinFET制程，生產(chǎn)可能會(huì )在明年開(kāi)始量產(chǎn)iPhone 8使用的A11處理器。

　　Jones表示：“Apple積極推動(dòng)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(huì )延遲一季或兩季，但會(huì )實(shí)現量產(chǎn)。”

　　IBS 估計，FinFET制程的每邏輯閘成本因為其復雜性與較低良率，可能在每個(gè)節點(diǎn)都會(huì )略微上升;不過(guò)Jones表示，對此英特爾有不同的觀(guān)點(diǎn)，表示該公司認 為每個(gè)節點(diǎn)的電晶體成本會(huì )持續下降：“這需要達到固定良率(constant yields)，這是個(gè)優(yōu)良目標但不容易達成，我不知道英特爾的14奈米節點(diǎn)是否已經(jīng)達到該目標。”

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

　　IBS預期，每一代的FinFET制程邏輯閘成本將持續上揚