FD SOI技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下，以其低功耗、集成射頻和存儲、高性能等優(yōu)勢獲得業(yè)界各方重視;在以芯原、Globalfoundries(格芯)、三星等為代表的企業(yè)的推動下，該產(chǎn)業(yè)鏈正逐步得到完善。此外，在中國大力發(fā)展集成電路的當口，F(xiàn)D-SOI技術(shù)還給中國企業(yè)帶去更多的發(fā)展空間和機遇，如何充分利用FD-SOI技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)差異化創(chuàng)新成了眾IC設計企業(yè)的探討重點。此外，5G網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)的不斷進化，對RF技術(shù)革新的強烈需求，對RF SOI技術(shù)帶來更廣大的市場前景。

　　FD SOI生態(tài)系統(tǒng)逐步完善

　　2017年以來，全球半導體市場迎來了爆發(fā)式增長，其中SOI市場預計將以29%的年復合增長率增長，預計到2022年達到18億萬美元的規(guī)模。這些都歸功于汽車電子、消費類芯片、智能電子產(chǎn)品領域的成長，而其中，亞太地區(qū)晶圓廠又將會是主力群體。

　　FD SOI推廣這么多年，近幾年取得了階段性的突破。中科院院士，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所所長王曦表示，近年來，全球晶圓廠以及相關的應用都發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，也取得了令人矚目的成績。這種成績并不僅僅反映在傳統(tǒng)工藝方面，也體現(xiàn)在SOI技術(shù)的發(fā)展上。中國將SOI工藝作為縮小與世界領先企業(yè)之間差距的著力點，一直在大力發(fā)展，目前在相關的生態(tài)搭建上已經(jīng)取得了不錯的成績。例如今年格芯在成都投資成立了SOI工廠，成都政府也給予了大力的支持，并建立了相關的產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體。

　　格芯首席執(zhí)行官Sanjay Jha表示，由于SOI技術(shù)適用于多種應用，并能夠改善成本和性能，因此吸引大量的客戶。目前SOI技術(shù)最主要的需求來自于移動市場，物聯(lián)網(wǎng)，RF以及汽車，這些應用都能夠推動半導體產(chǎn)業(yè)保持兩位數(shù)的增長。而中國市場是SOI技術(shù)在未來能否取得成功的關鍵，雖然SOI技術(shù)是一個性價比很好的解決方案，但是依然需要多方的支持。在近幾年的大力推廣下， SOI技術(shù)已經(jīng)形成了比較廣泛的生態(tài)圈。隨著微縮工藝放緩，SOI技術(shù)作為一個在各方面性能表現(xiàn)都良好的技術(shù)，值得業(yè)界進行深入的投資。

　　在工藝節(jié)點進展方面，三星電子晶圓代工業(yè)務執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理 ES Jung表示，三星晶圓代工業(yè)務發(fā)展路線將包括FinFET和FD-SOI兩個方向，F(xiàn)D-SOI平臺路線如下圖。目前FD-SOI工藝主要集中在28nm，但是下一代的18nm將不會太遠。FD SOI工藝將以28FDS和18FDS為基礎，提供基礎的工藝服務，未來將開發(fā)RF和eMRAM技術(shù)。

　　而格芯的22FDX工藝已經(jīng)ready，采用22FDX工藝的eMRAM能夠為物聯(lián)網(wǎng)、汽車、MCU等應用提供非常好的性能，快速寫入速度、小尺寸等等，與FinFET相比能夠提供更加優(yōu)異的低功耗、高性能特性。下一代的12FDX的線路圖也正式發(fā)布，將會聚焦于移動、5G、汽車、AR/VR、人工智能等多個領域，計劃在2019年量產(chǎn)12FDX。據(jù)介紹12FDX的工作電壓將低于0.4V，該技術(shù)的優(yōu)勢是能夠改變體偏壓，相比16nm和14nm的FinFET工藝，12FDX的能耗降低了50%。與14LPP和7LP工藝相比，12FDX在功耗與性能上能夠提供很好的性價比。

　　在應用方面，F(xiàn)D SOI工藝已經(jīng)應用于消費電子和汽車電子產(chǎn)品中，對于消費電子應用而言，F(xiàn)D SOI工藝提供了更好的電池壽命，在汽車電子應用中，則提供了更好的能效使得集成更簡單，并增加了可靠性。例如索尼新一代智能手表中的GPS，使用FD SOI工藝制造的芯片功耗能達到1mW，而目前市場上最優(yōu)秀的GPS產(chǎn)品功耗大概在10mW，相比之下能減少5~10倍功耗。此外華米/卡西歐手表中也用到了FD SOI工藝器件。在汽車應用中，Mobileye的EyeQ4，以及NXP的i.MX8系列都應用了FD SOI來實現(xiàn)更好的功效。

　　今年的一個亮點是加入了Arm處理器的對比。采用格芯SOI技術(shù)生產(chǎn)的A53處理器，相比28nm HKMG工藝，減少了25%面積，43%功耗，性能提升了11%。采用該工藝的T820 Mali GPU芯片面積減少了27%，M4系列則實現(xiàn)了90%的功耗優(yōu)勢。來自加州大學伯克利分校的研究團隊從2011年至今，已經(jīng)設計了10款采用28nm FD-SOI工藝的開源處理器架構(gòu)RISC-V芯片，其中9個完成了功能測試，6款對外發(fā)布，1款進入生產(chǎn)階段。采用的是意法半導體的28nm FD SOI。

　　眾多電子設計自動化(EDA)公司正積極研發(fā)與FD-SOI相關的IP。Cadence和Synopsys已有經(jīng)過驗證的FD-SOI IP，目前已經(jīng)有10家中國客戶在一年內(nèi)流片或有測試芯片。作為本土的IC設計服務企業(yè)，芯原微電子(VeriSilicon)一直重點關注并推動著FD SOI的發(fā)展，前后與意法半導體、三星、格芯等企業(yè)合作推出了多款FD SOI工藝的產(chǎn)品，并在襯底偏置技術(shù)的探索及產(chǎn)品設計方面，投入了很大人力，取得了多個技術(shù)成果。

　　在當前大熱的人工智能領域，F(xiàn)D SOI顯然也是大有可為。市場統(tǒng)計和咨詢公司IBS首席執(zhí)行官Handel H Jones博士表示，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和深度學習將會成為未來中國半導體市場主要的驅(qū)動力。在巨大的市場需求面前，未來市場一定是屬于AI和深度學習的，而所有重要的市場發(fā)展方向和需求都在指向高性能與低功耗，而這正是FD SOI工藝的優(yōu)勢所在。對于12nm的FD SOI來說，其Gate成本會比7nm的FinFET工藝降低27.0%，再有，F(xiàn)D-SOI的背偏壓能力是低功耗的一大法寶，這一優(yōu)勢今后還會保持。

　　顯而易見，中國FD SOI生態(tài)正在形成。“中國應該‘兩條腿走路’，同時發(fā)展FinFET和FD SOI，尤其要抓住FD SOI這個中國晶圓廠‘彎道超車’，也是中國無晶圓廠半導體廠商‘換道超車’的歷史機遇。”芯原控股有限公司創(chuàng)始人/董事長兼總裁戴偉民博士指出。FD-SOI工藝無論是技術(shù)演進、產(chǎn)品落地、生態(tài)系統(tǒng)建設等方面，都向前進了一大步。不過，目前FD SOI的市場規(guī)模還是相對較小，產(chǎn)品還處于沖量階段，期待這一市場盡快迎來真正的爆發(fā)。

　　5G驅(qū)動RF SOI需求快速爆發(fā)

　　FD SOI快速發(fā)展的同時，RF SOI也獲得了越來越多的關注?，F(xiàn)今大多數(shù)RF應用在智能手機、WiFi等無線通信領域，其中絕大多數(shù)使用了RF SOI工藝制造。在手機網(wǎng)絡轉(zhuǎn)向LTE或5G的過程中，設備設計會更加復雜，并且隨著5G與物聯(lián)網(wǎng)的不斷進化，迎來新一輪智能手機的更新?lián)Q代，這一切都需要更加成熟的RF技術(shù)支持。這些都意味著對RF技術(shù)革新的強烈需求，以及一個潛力巨大的RF SOI硅片需求。

　　上海新傲科技總經(jīng)理王慶宇博士指出，隨著4G網(wǎng)絡的普及，5G網(wǎng)絡的到來以及物聯(lián)網(wǎng)的興起，一個無線新時代即將來臨，他們正在重塑人們的生活習慣。不管是終端的移動和物聯(lián)網(wǎng)市場，還是新傲，都繼續(xù)看好RF SOI。為此，新傲科技已準備就緒，2016年已成功通過汽車電子客戶的質(zhì)量認證，并在下邊年達成量產(chǎn)。今年初已經(jīng)成功送樣多家國際RF客戶，預計四季度實現(xiàn)大批量供應。

　　新傲是一家研發(fā)和制造SOI材料的企業(yè)，是國內(nèi)領先的高端硅基材料公司。新傲采用SIMOX，BONDING，SIMBOND和Smart-Cut等四種技術(shù)，滿足世界主流IC生產(chǎn)線的需求。新傲的SOI材料廣泛應用于射頻器件、汽車電子、MEMS和光電子等領域。據(jù)王慶宇介紹，新傲目前的年產(chǎn)量規(guī)模已達到10萬片，預計2018年中可以達到15萬片，隨著全球RF市場的不斷升溫，新傲有計劃進一步擴大產(chǎn)能，以緩解當下供不應求的狀況。

　　SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合執(zhí)行總裁Giorgio CESANA介紹說，SOI聯(lián)盟成立于2007年10月，是一個聚集了各類從事SOI為基礎技術(shù)的公司的非盈利協(xié)會，旨在促進SOI技術(shù)的發(fā)展并加速SOI市場的增長，覆蓋從學術(shù)界到材料、設備、制造、IP設計以及IC應用。目前該聯(lián)盟已有28家成員單位，并在不斷擴大。

　　SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟Carlos MAZURE指出，5G已經(jīng)帶來了更多的機會給產(chǎn)業(yè)，一個是sub-6GHz，一個是毫米波，這兩個方向帶來了很多市場機會，尤其是中國很多企業(yè)進入了這兩個新領域。中國的RF市場正在快速增長，RF SOI已經(jīng)成為一個業(yè)界標準，不論是蘋果、三星、索尼還是其他手機，都采用了該技術(shù)。

　　包括Tower Jazz、索尼、中國移動、RDA、中芯國際、Smartmicro(慧智微電子)等來自RF SOI生態(tài)系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)企業(yè)都分享了對該領域市場的展望。RF器件和制造工藝市場正在升溫，這種態(tài)勢對于智能手機中使用的兩個關鍵組件——射頻開關器件和天線調(diào)諧器尤為明顯。射頻器件制造商及其代工合作伙伴繼續(xù)推出基于RF SOI工藝技術(shù)的傳統(tǒng)射頻開關芯片和調(diào)諧器。

　　慧智微電子2012年成立，2016年6月以投后6億人民幣估值完成了9,200萬人民幣的融資，成為已批量出貨的幾家射頻器件明星公司之一。該公司采用了全新的“可重構(gòu)”的架構(gòu)：SOI +GaAs的方式來實現(xiàn)多頻多模RF前端器件的集成，其4G射頻前端產(chǎn)品已被中興和一些白牌廠商開始采用。隨著SOI的成熟與漸行漸行熱，他們的架構(gòu)正在被越來越多的客戶所認可。其基于自主知識產(chǎn)權(quán)、射頻工業(yè)界革命性的AgiPAM可重構(gòu)技術(shù)，射頻調(diào)諧范圍從700MHz到2.7GHz，顛覆了傳統(tǒng)功放效率和頻率覆蓋范圍的技術(shù)限制。

　　慧智微CTO Peter Li表示，5G時代要求高性價比的解決方案，以應對復雜服務器、多頻、多天線、多模等從需求，而現(xiàn)階段的解決方案不足以適應5G系統(tǒng)的整體解決方案?？芍貥?gòu)射頻前端則是軟件定義產(chǎn)品領域的基石，SOI技術(shù)則為軟件定義的射頻前端模塊提供了出色的工藝平臺。據(jù)其表示該公司可重構(gòu)高性能的射頻前端產(chǎn)品S5643性能可媲美美系產(chǎn)品，卻只內(nèi)置了3個MMMB PA die，友商卻需要7個。

　　綜上， RF SOI 對RF射頻與系統(tǒng)芯片的集成、支持5G毫米波技術(shù)以及在超低功耗的實現(xiàn)，使其擁有了獲取更多半導體廠商青睞的資本。而接下來，參與者要做的是抓住中國市場的發(fā)展機遇，攻克該工藝技術(shù)面臨的發(fā)展瓶頸，快速建立起強大的生態(tài)，以推動其穩(wěn)定發(fā)展。