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公司博客

VLSI Research调查显示,FET与FD-SOI相得益彰

相比过去两年,现在持偏执想法的人少了很多。”VLSI Research首席执行官Dan Hutcheson

两年前,市场调研公司VLSI Research Inc.(加利福尼亚州圣克拉拉市)的首席执行官Dan Hutcheson就全耗尽绝缘体上硅(FD-SOI)主题采访了具有影响力的IC和知识产权经理,发现两个主要问题:设计团队是否能够将外部IP与内部知识产权相结合,以及因此而出现的工艺技术路线图短缺。

Hutcheson今年再次进行该VLSI调研,发现情况已大有改观:2018年受访者表示,由于格芯致力于为其FDX技术提供12nm节点,已大大缓解对路线图问题的担忧。Hutcheson在参加2018年4月下旬举办的SOI硅谷研讨会,向与会者展示2018年度的调查结果时表示,“IP问题也不再如此严峻”。

Dan G. Hutcheson在2018年4月举办的SOI硅谷年度研讨会上展示其FD-SOI和FinFET调查结果(照片来源:格芯)

Hutcheson共采访24位调查对象(占据IC和知识产权一半以上市场份额的公司决策者),以期了解在晶体管设计中采用FD-SOI的原因。近四成受访者表示首要原因是“更出色的模拟增益”,另外近四成受访者表示“可以降低泄露和实现更好的寄生效应”。其他次要原因还包括更低的噪声、更出色的晶体管匹配、热性能、可靠性问题以及更优异的辐射保护。

2018年的调查参与者现在已经意识到,RF和混合信号技术在FD-SOI中更容易实施,并且普遍认为FD-SOI是更适合5G和毫米波RF SoC的解决方案。

时代已经改变

开展2016年调研时,基于FinFET的工艺才刚刚问世。当时大家认为,FinFET和FD-SOI,只能二择其一。随着FinFET应用的普及,人们开始产生更加多样化的想法。“现在,大多数人认为FinFET和FD-SOI技术相辅相成,可根据具体的应用需求选择使用。”Hutcheson表示。

基于FinFET的技术提供更高的性能、集成度和密度。但是,即使过去两年FinFET成本因为设备跌价而降低,其设计和掩膜成本仍高于FD-SOI。

许多受访者表示,FD-SOI的主要优势在于RF,或者模拟、数字和RF集于同一芯片的“高混合SoC”。正如Hutcheson所言,在重视RF和传感器集成的产品市场中,FD-SOI被视为“远超过去”的解决方案。

受访者告诉Hutcheson,SOI上的全耗尽平面晶体管能够提供“更出色的模拟增益、更合理的匹配,而且更容易匹配。汽车行业的从业者则认为它能适应更广泛的热范围,并且在汽车环境中更稳定地运行。”此外,与增强型FinFET晶体管相比,模拟设计能够从FD-SOI耗尽型晶体管更出色的增益中获益。

Hutcheson表示,“因为具备出色的寄生效应,FD-SOI在5G应用中,具有得天独厚的优势。有些人尝试在5G应用中使用鳍片,但鳍片寄生效应起到了决定性的作用。正如受访者所言:‘万事万物,总能找到解决办法。问题是:您愿意为此向工程师支付多少钱?’”

2018年调查选择FinFET的主要原因。首要原因在于先进的FinFET所具备的性能和密度优势。近30%的受访者表示“从结构基础上说,FD在这些领域不具备成本效益”。约15%的受访者表示他们认为毫米波IC“可以用于体硅”。其他受访者给出了各种各样的理由,包括采用背栅极偏压的设计挑战,认为FinFET生态系统“没有对手”、缺乏FD-SOI IP,以及“管理层拒绝”等。

受访者看到了FD-SOI晶体管的优势。(资料来源:VLSI Research Inc.)

“我询问了关于体偏置的问题,发现大家表示它被过度吹捧。”Hutcheson说道。一位受访者说道,“如果我对老板说,我们应该采用体偏置只是因为想用,他很可能会说,这太复杂也太冒险,所以就用体硅吧。最好是先向管理层推销FD独特的晶体管特性,然后再补充体偏置功能作为额外优势。”

受调查者表示,FD-SOI具有商业吸引力,其中约30%表示采用FD-SOI实施设计的首要商业原因就是其设计成本更低。之后则是更低的制造成本、更少的掩膜,以及更快的周期/上市时间。

Hutcheson注意到,物联网标签涵括几大细分市场。对于非常注重功耗的边缘物联网市场—他将其称为“通过开/关任务坡面,更聪明地使用功率”—FD-SOI具有“巨大优势”。此外,他说根据调查,对于产品寿命短暂的市场,以及“芯片设计预算较低”的公司而言,FD-SOI颇具优势。

基于2018年调查得出的主要结论就是:现在经理和工程师更愿意将FD-SOI视为FinFET的补充,或者在某些情况下,作为符合其公司产品要求的唯一工艺路线图。受调查者中占整整75%的人员表示:他们可能考虑运行两种路线图,一种适用于FinFET,一种适用于FD-SOI。

“两年前,在这个问题上,人们很难抉择:到底该使用FinFET?还是FD-SOI?彼时,这是一个非此即彼的问题,现在,它更像是一个两者皆选的问题。人们很愿意结合使用两者。相比过去两年,现在持偏执想法的人员的数量少了很多,”他说道。

关于作者

Dave Lammers是固态技术特约撰稿人,也是格芯的Foundry Files的特约博客作者。他于20世界80年代早期在美联社东京分社工作期间开始撰写关于半导体行业的文章,彼时该行业正经历快速发展。他于1985年加入E.E. Times,定居东京,在之后的14年内,足迹遍及日本、韩国和台湾。1998年,Dave与他的妻子Mieko以及4个孩子移居奥斯丁,为E.E Times开设德克萨斯办事处。Dave毕业于美国圣母大学,获得密苏里大学新闻学院新闻学硕士学位。

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