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魏少军怒了!“我们浪费了两年的时间!”

2015-09-23 电子创新网创始人 张国斌

“我们浪费了整整两年的时间!从2013年我就提这个技术,它是一个可以让我们本土公司实现弯道超车的工艺,可惜,两年时间浪费了!”在9月15日2015上海FD-SOI论坛上,中国半导体行业协会IC设计分会理事长魏少军教授在专家圆桌论坛上颇有责备地指出。


他提到的这个工艺技术就是FD-SOI工艺,FD-SOI(全耗尽型绝缘层上硅)技术是28nm以下技术节点中成本效益最高的制造工艺。如果采用28纳米技术制作一颗晶片,在相同的选件和金属层条件下,FD-SOI需要38个掩模,而某些bulk CMOS则需要多达50个掩模。FD-SOI缩减制造工序15%,缩短交货期10%,这两大优点可大幅降低成本。此外,采用FD-SOI工艺制造的芯片在功耗上可以大幅降低,还可以缩小面积节约成本。


目前,格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)、三星和意法半导体都可以提供FD-SOI工艺代工服务,三星和意法半导体提供28nm FD-SOI代工服务,而格罗方德可以提供22nm FD-SOI工艺代工,他们推出的平台是22FDX™平台。GlobalFoundries 的CEO Sanjay Jha在其当天的《The Right Technology at the Right Time》演讲中大赞FD-SOI工艺,并称格罗方德提供的是业内首个22nm二维全耗尽平面晶体管技术(FD-SOI)工艺,它可为成本敏感型应用提供了一条在性能、功耗和成本之间实现最佳平衡的优选途径。该平台可以实现业内最低的0.4伏工作电压,该平台提供的芯片尺寸比28nm工艺小20%,掩膜少10%,而且其浸没式光刻层比foundry FinFET工艺少近50%。




1两年的时间本土代工厂还在原地踏步


两年前,当第一届FD-SOI论坛在上海召开时,我也有幸参加,当时与会的本土IC设计公司都期望中芯国际可以担当这个工艺的领头人,当时魏少军教授也在现场,并有发言希望本土代工厂可以抓住升级的机会。有兴趣的朋友可以看看这个文章

《“芯”无远虑,必有近忧 ----FD-SOI与FinFET工艺,谁将接替Bulk CMOS?》http://www.eetrend.com/interview/100048084

中国半导体行业协会IC设计分会理事长魏少军在发言中强调“工艺是基础、设计是龙头,设计必须与工艺紧密结合。”他在发言中期望中芯国际等代工厂尽早做好抉择抓住工艺升级的大好时机。但是,当天的会上,本土代工厂的领军者中芯国际高管却王顾左右而言他,不说支持也不说不支持,现在,中芯国际已经明确发展FinFET工艺,与FD-SOI擦肩而过了。



如今,格罗方德、三星和意法半导体都已经可以提供代工服务了,但是却没有本土代工厂涉足这个工艺了,其实FD-SOI和FinFET工艺并非竞争关系而是互补的关系,因为两个工艺瞄准的器件是有差异的。FinFET工艺主打高性能高价格更复杂的平台级芯片,而FD-SOI主打的是低功耗高性能的小芯片。


一位与会做基带设计的工程师告诉我,他比较看好FD-SOI在射频方面的优势,准备采用这个技术,“想不明白我们有市场,不差钱,为什么当初中中芯国际没有跟进技术。”他表示,“不过目前用格罗方德代工也可以,只要有服务不在乎国内国外。”


Sanjay Jha指出以手机为代表的移动计算、以穿戴为代表的普适计算和以大数据、云为代表的智能计算兴起,需要一种在功耗、性能和成本方面都能兼得的工艺,而FD-SOI工艺就是这样的技术, 格罗方德的22FDX™平台和RF-SOI工艺可以给中国IC设计厂商提供代工服务,且其产能保障充足。



2FD-SOI工艺为什么适合中国市场?


美国商业战略公司(IBS)主席兼首席执行官Handel Jones也看好这个工艺技术在中国的应用未来,他题为《Why China is a Good Market for FD-SOI》演讲中指出,直到2025年,全球采用16nm以下高级工艺的产品数量还很小,大量的产品会采用45nm 28nm 20nm工艺。



他指出22nm FD SOI是比 28nm HKMG体硅工艺更好的技术,具备低功耗、高性能的特点另外是可以集成RF和混合信号功能。


他还比较了三种工艺在各个节点的门电路成本,从表中可以看出,FD-SOI工艺有较大的优势。他强调,16nm FinFET工艺虽然待机功耗低和高性能的特点,但是设计成本很高,开关功耗高,而且难以集成RF功能。对于中国市场而言,中国半导体公司如果跟随主流的FinFET工艺,则在一些量级大的产品方面对于供应链和设计公司而言并没有带来太多的优势,长期来看,中国半导体公司要保持领先必须采用低功耗、高性能和低成本的工艺技术。而且要支持集成RF和混合信号功能。


“5G时代需要高性能的产品,FD-SOI是针对5G基础设施和器件的最好选择。”他强调,“2010年中国智能手机要制造10亿部 ,2025年中国会占据总量达919亿美元的物联网一半的市场、另外 ,汽车电子供应链也迅速被中国厂商主导。这些都可以以FD-SOI工艺实现。”


适合FD-SOI工艺的产品很多,例如8到10核的应用处理器会有更低的成本和功耗,而且比其他技术有更好的市场灵活性。此外还有modem和收发器、图形处理器、SSD控制器、蓝牙、wiFi和NFC芯片、高带宽的SERDES、ADAS芯片以及各类物联网IOT芯片,包括各种MCU产品。


Handel 指出,未来几年,中国厂商在智能手机物联网领域将扮演全球重要角色,例如他预测到未来中国智能手机制造商会出货超过10亿部手机,同时中国厂商将分享总值达919亿美元的物联网一半的市场,在5G时代,中国厂商将扮演领军角色,所有这些,需要有差异化的高性价比的工工艺技术来支持。


同时他也指出,未来半导体并购会加大,但是并购并不意味着成功导入被收购企业的技术,因为关键人才会流失,所以,中国现在急需的是懂得半导体管理的专家。


以建广资本收购NXP RF Power部门为例,这明显收购了NXP与飞思卡尔合并后淘汰的产能和技术,如何把这些技术盘活并产生效益,是最大的挑战,我们不能沉浸在钱多任性的欢愉中,应该更冷静地对技术未来趋势做研判,据说中国电子在收购Atmel第二轮中没有跟进报价,也暴露出本土企业在决策方面的短板。


3国际半导体厂商跟进FD-SOI工艺


而国际知名半导体厂商已经跟进这个技术,意法半导体嵌入式解决方案事业部CTO Philippe Magars chack在他题为《FD-SOI Technologies Enabling Fast Growing Markets》的演讲中指出,意法半导体未来产品规划已经大量采用了这个工艺技术,这是部分采用该工艺的产品目录。



他也给出了FD-SOI工艺技术带来的好处列表,它能在物联网、汽车电子、基础设施和消费电子中带来很多明显优势。

FD-SOI还有个优势是几乎可以复用所有平面硅的工艺技术

也许STM32 MCU会采用这个工艺技术,当我询问的时候,意法半导体没有给出明确回答,只说合适的时候会宣布


Ronald M. Martino, VP of 飞思卡尔半导体i.MX 应用处理器事业部VPRonald M. Martino则分享了飞思卡尔对工艺发展的看法,他指出,28nm是最i简单实用送到工艺节点,28以后的工艺成本大幅度上升。

他指出,飞思卡尔已经有基于FD-SOI工艺的器件出货,自然他也对比了几种工艺技术的优劣。

他还分享了实际的数据,同一节点下 FD-SOI优势明显

他还剧透了i.M8的一些参数,核数有十几个以上,性能超强,自然会采用FD-SOI工艺。

国内FD-SOI工艺技术的主推手,芯原微电子CEO兼总裁戴伟民博士指出,国内IC设计公司对FD-SOI工艺关注度明显在提升,而芯原拥有FD-SOI完整的工艺库,并获得了意法半导体的专利授权,可以给本土公司提供从设计到IC制造和封测的全面服务。


当中芯国际的代表问他有关FD-SOI工艺产品出货时,他透露未来几个月内就有基于FD-SOI工艺的IC量产。显然,中芯国际还在关注有没有人当小白鼠的问题。

4FD-SOI生态系统建设


当然,一个工艺技术的发展离不开生态系统建设,Philippe Magars chack指出目前从FD-SOI的产品到服务、IP、EDA工具、晶圆配套设施都有很多厂商参与,IC公司不用担心生态系统的建设。




本土FD-SOI工艺主要推手,芯原微电子CEO兼总裁戴民博士指出从参会人员看目前国内IC产业对FD-SOI的关注在提升,芯原目前可以提供完整的FD-SOI工艺设计,芯原已经从意法半导体获得了有关FD-SOI工艺专利的授权,并自己开发很多FD-SOI IP,他以实际才测试数据分享了FD-SOI工艺芯片的特性。

ARM一位负责代工厂运营的人员告诉我,ARM也也在关注FD-SOI工艺技术,并会在适当的时候研发基于FD-SOI工艺的IP给客户。


在我跟Soitec的CEO Paul BOUDRE交流时他表示,Soitec作为全球IC晶圆主要供应商为FD-SOI提供了充足的晶圆保障,下游公司不用担心晶圆供应问题。


格罗方德CMOS平台事业部VP兼总经理Subramani Kengeri在采访时表示格罗方德为FD-SOI代工提供了充足的产能,目前格罗方德可以提供目前750万片晶圆加工能力。格罗方德的22FDX™平台已经有几千万FD-SOI工艺的出货量。


他表示22FDX可以芯片工作所电压将至惊人的0.4V!这是几乎所有其他工艺技术几乎不能完成的指标,这也让FD-SOI的低功耗优势脱颖而出。而它的正向偏压技术也很出色。

提供各类工艺如FinFET、体硅和FD-SOI设计服务的Synapse Design公司 CEO Satish Bagalkotkar也认为FD-SOI的优势明显

全球EDA龙头Synopsys公司解决方案事业部VP兼总经理Joachim Kunkel则介绍了Synopsys公司为FD-SOI工艺开发的IP类产品。

当然我们强调FD-SOI的优势并不是要贬低FinFET工艺的优势,应用材料公司半导体产品事业部晶体管技术总监 Adam Brand 就表示FinFET 首先能把沟道长度有效 减,,Fin 的宽度缩小是把器件尺寸做小的关键,相应的寄生电容就会小,从而达到整体功率减小的目的,满足移动产品对于低功耗的需求。其次,可以进一步减小漏电流,因为在二维平面结构时只能通过控制面积来减小栅极,而在三维立体结构时,对于栅的控制能力加强了栅是围着 Fin 的结构上更好控制了。


从这个示意图可以看出,两种工艺技术异曲同工,所以这两种工艺技术不是完全竞争的技术,在产品层面是互补的,FinFET适合大型高性能芯片,而FD-SOI则是低功耗低成本高性能的芯片,它们应该是互补的。


5中国将有大动作?

在下午的专家圆桌论坛中,魏少军教授也指出中国有FD-SOI的巨大市场,但也希望FD-SOI论坛组织重视中国的需求,提供更有效的支持。他也指出目前中国公司介入这个技术还不太晚,耐人寻味的是,本次FD-SOI参会嘉宾规格很高,除了格罗方德以及生态合作伙伴公司的CEO参会外,中国工信部官员、华芯投资总裁路军、中国半导体01项目组组长中国半导体设计分会理事长魏少军教授、中国半导体02科技重大专项总体专家组组长中科院微电子所所长叶甜春教授等均到会,这都是代表本土集成电路产业发展的重量级嘉宾,他们集体亮相,意味深长。


除了参会,据说他们还和格罗方德公司CEO午饭并会谈,所以坊间传闻大基金要收购格罗方德,据老张分析,即使不收购也会有大的合作动作。


不管如何,这预示着FD-SOI工艺已经引起本土集成电路高层人士的重视,这次会议必将在中国半导体技术发展上发挥巨大作用,未来,FD-SOI工艺在中国将有什么发展,我们拭目以待。希望它能给本土业者带来具有差异化更具竞争力的产品!



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