盘点FD-SOI工艺现状和路线图
fd-soi正获得越来越多的市场关注。在5月份的晶圆代工论坛上，三星宣布他们有17种fd-soi产品进入大批量产阶段。7月，在美国西部半导体展上，格芯宣布了超过20亿美元的fd-soi设计收入，其2017年记录收入10亿美元，2018年上半年记录收入10亿美元。随着fd-soi的兴起，我认为有必要回顾一下市场上的玩家以及他们目前和计划的工艺。
fd-soi生态系统
fd-soi生态系统
cea leti是负责fd-soi开发的关键研究小组，在28纳米和14纳米工艺上与st micro合作，在22纳米和12纳米工艺上与格芯合作。
fd-soi要求设计衬底在掩埋绝缘层的单晶硅层非常薄，以确保沟道区完全耗尽。fd-soi衬底的主要供应商是soitec，seh是第二大来源。
生产fd-soi工艺的公司有st micro（其正在将此工艺用作28纳米idm的生产），三星代工厂（28纳米工艺投产中，18纳米工艺计划投产），以及格芯代工厂（22纳米工艺投产中，12纳米计划投产）。
st micro
st micro于2012年推出了28纳米fd-soi，生产自他们的crolles ii–300mm晶圆厂。与st micro的28纳米体工艺相比，28纳米fd-soi工艺的性能提高了32 % - 84 %。st micro也与cea leti一同开发了一种14纳米工艺，但是还没有投入生产。据报道，st micro已经开始与格芯合作开发格芯的22fdx fd-soi工艺，因此长远来看st micro可能不会继续生产他们自己的fd-soi，而是可能会转向这种技术的无晶圆厂模式。crolles ii是一个产能相对较低的300mm晶圆厂，而st micro在晶圆厂生产其他产品，因此fd-soi的产量可能不大。
三星
三星获得了st micro的28纳米fd-soi工艺许可，并利用它创建了三星的28纳米fds工艺。28 fds于2015年投入生产，目前正在大批量生产17种产品。三星正在开发一项第二代18纳米工艺，将于明年完成。
28fds为射频应用、嵌入式mram非易失性存储器提供达400 ghz以上的最大频率（fmax），并可应用于汽车。28fds有一个1.0伏的vdd。
28fds计划于2019年推出，其特点是后端采用三星的成熟14纳米finfet技术，面积比28fds减少了35 %。相比28fds，18fds还提升了22 %的性能并降低了37 %的功耗。18fds的vdd为0.8伏。
三星的晶圆产能巨大，可以根据需要极大提升fd-soi的产量。
格芯（gf）
格芯的22fdx工艺于2017年投入生产，提供400 ghz fmax、嵌入式mram非易失性存储器，并可应用于汽车。对于低功耗应用，22fdx可以在低至0.4伏的电压下工作。有四种版本可供选择：低功耗、高性能、低泄漏或射频与模拟。22fdx的前端基于st micro 14纳米工艺，后端优化了成本，有两个双层曝光层，其余层为单层曝光。
第二代12fdx工艺原本应在2019年推出，但格芯推迟了该工艺的推出，因为客户现在才设计和升级22fdx产品。12fdx的开发进展顺利，将根据需要推出，我们估计推出时间将在2020年左右。12fdx将能够在20%。
格芯正在其德累斯顿晶圆厂生产22fdx，且产能相当大。在中国成长起来的晶圆厂也将成为未来fd-soi的产能来源。
对比
图2比较了格芯、三星和st micro的工艺密度指标。就目前的fd-soi产品而言，格芯的22fdx毫无疑问在密度方面领先，同时也提供了最低的工作电压。三星计划的18fds工艺可能比格芯目前的fdx22工艺稍密，但格芯计划的12fdx工艺将再次确立格芯在fd-soi密度方面的领导地位。
我本人很难理解的一件事是，为什么三星没有在工作电压上下功夫。功耗与工作电压平方成正比，而fd-soi针对的是许多低功耗应用。格芯的0.4伏vdd在低功耗工作中具有明显的领先优势。
讨论
fd-soi正被定位为物联网、汽车和移动应用中finfet的低成本替代品。就互连层的密度和数量而言，特定的fd-soi工艺选择使其比密度更大的finfet工艺更为便宜。finfet工艺通常也不太适合模拟和射频应用。我们认为，在节点和数量相同的金属层，finfet工艺和fd-soi工艺在成本上接近，但是fd-soi工艺的定位不同，例如，格芯提供8个金属层的22fdx，作为11个或以上金属层的14 纳米finfet工艺的低成本替代品。相比14纳米finfet，22fdx掩模数量更低且每晶片成本更低，14纳米finfet工艺密度更大，更适合大规模高性能设计，但22fdx成本更低，数字性能几乎同样优秀且在更低功率下模拟和射频性能更好。
fd-soi还提供独特的反馈偏压功能，以设置阈值电压并调整性能和功耗。访问反馈偏压的背栅只需要1 %的面积损失，同时提供了其他工艺无法提供的独特和有用性能。
fd-soi的设计成本低于finfet，28fds和22fdx的设计成本与28纳米体积接近，而14纳米finfet工艺的设计成本大约是28纳米体积设计成本的两倍。预计7纳米finfet的设计成本甚至高于14纳米的设计成本。
结论
我们认为，fd-soi在占领物联网、5g和汽车应用领域市场份额方面处于有利地位。对于具有大量数字逻辑并且要求高性能的应用来说，finfet仍将是首选。经过多年的发展，fd-soi将成为主流替代品。
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提高化学传感器灵敏度的方法
什么是分布式节点
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集成氮化镓（GaN）为我们带来了什么？
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电机的自励和他励的区分方法
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cea leti是负责fd-soi开发的关键研究小组，在28纳米和14纳米工艺上与st micro合作，在22纳米和12纳米工艺上与格芯合作。
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生产fd-soi工艺的公司有st micro（其正在将此工艺用作28纳米idm的生产），三星代工厂（28纳米工艺投产中，18纳米工艺计划投产），以及格芯代工厂（22纳米工艺投产中，12纳米计划投产）。
st micro
st micro于2012年推出了28纳米fd-soi，生产自他们的crolles ii–300mm晶圆厂。与st micro的28纳米体工艺相比，28纳米fd-soi工艺的性能提高了32 % - 84 %。st micro也与cea leti一同开发了一种14纳米工艺，但是还没有投入生产。据报道，st micro已经开始与格芯合作开发格芯的22fdx fd-soi工艺，因此长远来看st micro可能不会继续生产他们自己的fd-soi，而是可能会转向这种技术的无晶圆厂模式。crolles ii是一个产能相对较低的300mm晶圆厂，而st micro在晶圆厂生产其他产品，因此fd-soi的产量可能不大。
三星
三星获得了st micro的28纳米fd-soi工艺许可，并利用它创建了三星的28纳米fds工艺。28 fds于2015年投入生产，目前正在大批量生产17种产品。三星正在开发一项第二代18纳米工艺，将于明年完成。
28fds为射频应用、嵌入式mram非易失性存储器提供达400 ghz以上的最大频率（fmax），并可应用于汽车。28fds有一个1.0伏的vdd。
28fds计划于2019年推出，其特点是后端采用三星的成熟14纳米finfet技术，面积比28fds减少了35 %。相比28fds，18fds还提升了22 %的性能并降低了37 %的功耗。18fds的vdd为0.8伏。
三星的晶圆产能巨大，可以根据需要极大提升fd-soi的产量。
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图2比较了格芯、三星和st micro的工艺密度指标。就目前的fd-soi产品而言，格芯的22fdx毫无疑问在密度方面领先，同时也提供了最低的工作电压。三星计划的18fds工艺可能比格芯目前的fdx22工艺稍密，但格芯计划的12fdx工艺将再次确立格芯在fd-soi密度方面的领导地位。
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讨论
fd-soi正被定位为物联网、汽车和移动应用中finfet的低成本替代品。就互连层的密度和数量而言，特定的fd-soi工艺选择使其比密度更大的finfet工艺更为便宜。finfet工艺通常也不太适合模拟和射频应用。我们认为，在节点和数量相同的金属层，finfet工艺和fd-soi工艺在成本上接近，但是fd-soi工艺的定位不同，例如，格芯提供8个金属层的22fdx，作为11个或以上金属层的14 纳米finfet工艺的低成本替代品。相比14纳米finfet，22fdx掩模数量更低且每晶片成本更低，14纳米finfet工艺密度更大，更适合大规模高性能设计，但22fdx成本更低，数字性能几乎同样优秀且在更低功率下模拟和射频性能更好。
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