从概念到现实：一文读懂FD-SOI！

正文

一、FD-SOI技术概述

1. 定义：全耗尽型绝缘体上硅（FD-SOI）是一种平面工艺技术，依赖于两项主要技术创新：在衬底上制作超薄绝缘层（埋氧层），以及使用超薄硅膜制作晶体管沟道，实现全耗尽型晶体管。

   FD-SOI 英文 "Fully Depleted Silicon-On-Insulator".

2. 技术特点：
• 静电特性优于传统体硅技术。
• 埋氧层降低源极和漏极之间的寄生电容，抑制漏电流。
• 具有背面偏置能力、极好的晶体管匹配特性、低电源电压工作能力、对辐射的超低敏感性以及高工作速度。

二、FD-SOI发展史

1. 起源：由伯克利前任教授胡正明在2000年发明，旨在解决CMOS技术向25nm及以下领域拓展时遇到的问题。
2. 关键节点：
• 2006年：Soitec研发出满足商用的高质量FD-SOI衬底。
• 2007年：STM联合Leti、Soitec开发出基于28nm节点的FD-SOI晶体管。
• 2012年开始：几大晶圆厂在FD-SOI技术上的布局逐渐扩大，包括STMicroelectronicSTM、三星、格芯等。
3. 商业化进程：早期因衬底供应和技术成熟度问题，FD-SOI未能形成市场竞争力。但随着技术发展和产业链完善，FD-SOI开始走向商业化，并在物联网、汽车、网络基础设施等领域得到应用。

三、FD-SOI生态系统

1. 衬底供应：Soitec是FD-SOI衬底的主要供应商，其300mm晶圆厂支持多个节点上大规模采用FD-SOI技术。
2. 设计服务：众多EDA公司积极研发与FD-SOI相关的IP，如芯原微电子、Cadence、Synopsys等。芯片设计业者如联发科、瑞芯微等也宣布采用FD-SOI工艺。
3. 产品应用：采用FD-SOI制程的产品已用于IT网络、服务器、消费电子、物联网、汽车电子等领域。成功案例包括NXP/飞思卡尔的应用处理器平台、索尼的GPS、Dream Chip的汽车计算机视觉应用ADAS SoC芯片等。

四、应用领域及优势

1. 物联网、可穿戴市场：超低电压运行、FBB优化电源/性能、高效射频和模拟集成。
2. 汽车方面：高温环境泄露情况良好、高可靠性、软错误率改善显著。
3. 网络基础设施与机器学习：节能多核、内存设备性能优异。
4. 消费类多媒体：优化SoC集成、节能SoC、漏电流优化。

五、市场与成本分析

1. 市场增长：据芯榜研究院数据测算，FD-SOI市场规模逐年上扬，2023年48亿美元，2024年可达55亿美金，增长率预估为20.28%。。
2. 成本优势：与FinFET技术相比，FD-SOI在工艺成本和设计成本上均具优势。在相同条件下，12nm FD-SOI的工艺成本比7nm FinFET低27%，设计成本也相对较低。