瞄準(zhǔn)超低功耗IoT 格羅方德?lián)肀D-SOI制程

　　半導(dǎo)體晶圓代工公司格羅方德(Globalfoundries)日前開發(fā)出支援4種技術(shù)制程的22nm FD-SOI平臺，以滿足新一代物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置的超低功耗要求——這主要來自于該公司與意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)在 2012年所簽署的一項(xiàng)授權(quán)協(xié)議。不過，那是在Globalfoundries執(zhí)行長Sanjay Jha于2014年初開始掌舵以前的事了。

　　對 于Globalfoundries來說，一開始的計(jì)劃是作為ST 28nm FD-SOI制程的授權(quán)代工廠。而當(dāng)三星(Samsung)同意接手這項(xiàng)代工業(yè)務(wù)后，Globalfoundries開始投入自有的工程專業(yè)知識，研發(fā)基 于22nm節(jié)點(diǎn)的4種不同制程技術(shù)，瞄準(zhǔn)僅次于目前最先進(jìn)的14nm FinFET制程所支援的應(yīng)用。

　　Sanjay Jha曾經(jīng)是摩托羅拉行動(dòng)公司(Motorola Mobility)執(zhí)行長——如今這家公司已經(jīng)是Google的一部份了——以及高通公司(Qualcomm)營運(yùn)長。最近，他接受歐洲版《EE Times》記者專訪，談到了Globalfoundries為什么選擇在這個(gè)時(shí)候擁抱FD-SOI。

　　“在28nm以后，摩爾定律 (Moore‘s Law)將面臨諸多挑戰(zhàn)，而業(yè)界則面臨選擇：鰭式場效電晶體(FinFET)或全耗盡型絕緣上覆矽(FD-SOI)。我們在美國的晶圓廠已經(jīng)擁有14nm FinFET，而在收購IBM Microelectronics后，我們也即將取得7nm。FinFET十分適合高成本、大量產(chǎn)且高性能的應(yīng)用，但目前在IoT與行動(dòng)領(lǐng)域中有許多應(yīng)用 都要求更低功耗?！?/p>

　　那么，Globalfoundries為什么不早一點(diǎn)推出28nm FD-SOI的產(chǎn)品組合?

　　Jha指出：“22nm制程克服了在28nm遭遇到的一些挑戰(zhàn)。電晶體的性能更好，尺寸微縮了20%，讓我們得以彌補(bǔ)基板的成本增加。這意味著我們能以等同于28nm[另類FD-SOI]的成本，提供更好的性能?！?/p>

　　SOI晶片的成本較一般晶片更高，可能就是一般經(jīng)常用于解釋為什么英特爾與臺積電(TSMC)對FinFET情有獨(dú)鐘而不愿使用FD-SOI途徑的原因之一。

　　電晶體的動(dòng)態(tài)控制

　　此外，Globalfoundries還善加利用讓FD-SOI反向偏置以改變電晶體閾值電壓與性能特色的可能性，甚至讓客戶動(dòng)態(tài)調(diào)整使用這些特性。這并不是利用FinFET結(jié)構(gòu)所能輕易實(shí)現(xiàn)的。

　　Jha指出的第二個(gè)原因是市場與客戶需求不斷變化。他說：“28nm在三年前還是相當(dāng)先進(jìn)的制程。當(dāng)時(shí)我們并未看到對于28nm FD-SOI的市場需求。如今需求的確浮現(xiàn)了，因此必須再進(jìn)一步微縮制程，因?yàn)槭袌鲆呀?jīng)持續(xù)向前進(jìn)展了?！?/p>

　　Jha 指出，入門級與中階手機(jī)應(yīng)用都不需要最高性能，但對于電源效率仍十分敏感。同樣地，許多IoT應(yīng)用只需要非常少的原始處理能力，但必須大幅降低功耗?！澳?前的市場走勢就是超低功耗。例如智慧手表通常每天都必須充電一次，但我們認(rèn)為，透過Globalfoundries的技術(shù)，可以使智慧手表的電池續(xù)航力提 高4倍?！?/p>

　　與歐洲關(guān)系密不可分

　　22nm FD-SOI 制程將在Globalfoundries位于德國德累斯頓(Dresden)的晶圓廠投產(chǎn)——這項(xiàng)新消息也就是在此發(fā)布的。

　　Jha表示，Globalfoundries已經(jīng)從德國薩克森州(State of Saxony)獲得了一些支持，同時(shí)也就這項(xiàng)技術(shù)‘諮詢’德國政府。不過，歐盟(EU)并未因?yàn)镚lobalfoundries采用FD-SOI制程以及在歐洲投產(chǎn)提供任何鼓勵(lì)方案。

Globalfoundries位于德國德勒斯登的Fab 1晶圓廠，是歐洲首屈一指的晶圓制造設(shè)施

　　Globalfoundries德累斯頓晶圓廠資深副總裁兼總經(jīng)理Rutger Wijburg表示，Globalfoundries目前參與了歐盟委員會(huì)管理的一些計(jì)劃，例如Horizon 2020。同時(shí)，“我們也正計(jì)劃擴(kuò)大相關(guān)的活動(dòng)。”

　　Dresden晶圓廠的制造產(chǎn)能大約為一年60萬至70萬片。Jha 說，“我們希望能夠提高到每年100萬片的產(chǎn)能。”Wijburg明確表示，F(xiàn)D-SOI和物聯(lián)網(wǎng)正是維系Dresden晶圓廠關(guān)系以及促進(jìn)在歐洲半導(dǎo)體和電子產(chǎn)業(yè)動(dòng)能的重要關(guān)鍵。

　　“Dresden 晶圓廠以往都專注于PC上?，F(xiàn)在，我們希望把重點(diǎn)放在有關(guān)歐洲產(chǎn)業(yè)的技術(shù)上。我們需要?jiǎng)?chuàng)新來保持進(jìn)步，也需要能夠振興德國和歐洲產(chǎn)業(yè)的技術(shù)。我們相信在 Globalfoundries、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP )和意法半導(dǎo)體等公司之間有許多的共同點(diǎn)?！?/p>

　　雖然 FinFET制程能夠滿足摩爾定律的先進(jìn)領(lǐng)域，而FD-SOI的特性更適合超越摩爾定律(More-than-Moore)的應(yīng)用，但Jha明確表示，如 今超越摩爾定律應(yīng)該被視為主流，而不再只是一種利基，“大眾市場正處于28nm/22nm制程節(jié)點(diǎn)，而事實(shí)上，最先進(jìn)的純數(shù)位才真的是利基應(yīng)用?！?/p>

　　然而，高成本的先進(jìn)制程，才是專為資料中心或高運(yùn)算負(fù)載應(yīng)用最佳化的真正利基制程，不過這一利基市場每年都累積有數(shù)億個(gè)單位的量。的確，以往驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體成長的市場——如PC與智慧型手機(jī)，如今看來已欲振乏力了。Jha強(qiáng)調(diào)，下一波的成長動(dòng)力將會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)。

　　Globalfoundries的未來發(fā)展藍(lán)圖在于進(jìn)一步發(fā)展更小制程幾何的FD-SOI平臺，不過，Jha并未對此透露太多細(xì)節(jié)，只說“我們確實(shí)建立了發(fā)展藍(lán)圖，因?yàn)樵谶B網(wǎng)裝置中將會(huì)需要更多的運(yùn)算能力，而其中將存在一個(gè)讓我們感到振奮的甜蜜點(diǎn)?！?/p>

　　同樣地，Jha并未透露已經(jīng)與Globalfoundries簽約使用其22nm 22FDX平臺的客戶名稱與數(shù)目。不過，由于設(shè)計(jì)工具才剛到位，現(xiàn)在開始投產(chǎn)的客戶預(yù)計(jì)最快也要到18個(gè)月后才可能看到商用晶片。但Jha自信地表示， “我們非常滿意至今所取得的動(dòng)能?！?/p>