半导体制程技术竞争升温

本文来自 EETTAIWAN，感谢原作者付出，如转载不当，请及时联系后台，谢谢。

要判定FinFET、FD-SOI与平面半导体制程各自的市场版图还为时过早…

尽管产量仍然非常少，全空乏绝缘上覆矽(fully depleted silicon-on-insulator，FD-SOI)制程有可能继Globalfoundries宣布12奈米计画(参考阅读)之后快速成长；而市场研究机构International Business Strategies (IBS)资深分析师Handel Jones表示，三星(Samsung)或将在中国上海成立的一座新晶圆厂是否会采用FD-SOI制程技术，会是其中的重要因素。

获得英特尔(Intel)、三星、台积电(TSMC)等大厂采用的FinFET制程，号称能提供最高性能与最低功耗；但Jones指出，在约当14奈米节点，FD-SOI每逻辑闸成本能比FinFET低16.8%，此外其设计成本也低25%左右，并降低了需要重新设计的风险。

此外不久前在上海出席了一场FD-SOI技术会议的Jones指出，FD-SOI具备能透过偏压(biasing)动态管理功耗的独特能力；该制程还因为明显比FinFET更高的截止频率(cut-off frequency)，而能为RF带来更有力的支援：“我们认为智慧型手机应用处理器与数据机晶片会采用12奈米FD-SOI制程，替代10奈米或可能的7奈米FinFET。”


IBS指出，在14奈米节点，FD-SOI的晶圆成本比FinFET低16.8%
（来源：IBS）

Jones估计，如果该制程只能从Globalfoundries取得，可能产量会成长至占据全球先进节点晶圆代工业务的四分之一；不过：“如果三星在重要时刻加入，我认为有40~50%的14/16/10奈米节点代工业务可能会由FD-SOI囊括──三星是外卡(wild card)选手。”

中国则是另一个“外卡”选手，特别是一座正在上海兴建的新晶圆厂──该座隶属于上海华力(Hua Li)的晶圆厂(第二座)将可从中国政府取得58亿美元的补助；Jones表示，该座晶圆厂还未选择要采用哪种制程，但：“他们有合理的可能性会选FD-SOI。”

华力现正营运中的12寸晶圆厂每月产能约3万片；该公司是华虹(Hua Hong)集团的一份子，同属该集团的还有目前拥有一座8寸晶圆厂的宏力半导体(Grace Semiconductor)。

不过号称是中国拥有最先进技术的晶圆代工业者中芯国际(SMIC)，则不太可能会采用FD-SOI制程；Jones表示，该公司将注意力集中在量产High-K金属闸极与多晶矽28奈米制程：“他们做的是市场主流正确选择。”然而他也认为，中国尝试于复杂的FinFET制程与台积电竞争，恐怕仍会落后一大段距离；台积电已经有500位工程师专注于实现FinFET设计。

整体看来，要判定FinFET、FD-SOI与平面半导体制程各自的市场版图还为时过早；Jones所能估计的是FD-SOI技术整体有效市场(total available market)，并非市占率。



FD-SOI制程在2017年估计有170亿美元的有效市场，但还不确定实际上能产生多少营收（来源：IBS）

现有的22奈米FD-SOI晶圆出货量估计在每月6万~10万片，整体28奈米制程晶圆出货量则为30万片；Jones表示，Globalfoundries预期在2019年以前不会与客户展开在12奈米FD-SOI制程上的合作：“他们应该尝试加快速度。”

而IBS预期，各种不同类型的28奈米制程仍会是市场最大宗，估计到2025年都会维持每月30万片晶圆的产量；在Jones出席的上海会议中，有一位三星高层展示了一张投影片，表示该公司认为28奈米会维持比其他节点都低的单电晶体成本。


长期看来，各种型态的28奈米平面电晶体制程仍会是市场主流（来源：IBS）

也就是说，FinFET制程还有很大的成长潜力；据说苹果(Apple)是采用台积电的16FF+制程生产iPhone 7之A10处理器，预期将会继续采用台积电的10奈米FinFET制程，生产可能会在明年开始量产iPhone 8使用的A11处理器。

Jones表示：“Apple积极推动明年以10奈米制程生产晶片，以及后年的7奈米制程；而台积电也积极投入资本支出赶上进度──也许还是会延迟一季或两季，但会实现量产。”

IBS估计，FinFET制程的每逻辑闸成本因为其复杂性与较低良率，可能在每个节点都会略微上升；不过Jones表示，对此英特尔有不同的观点，表示该公司认为每个节点的电晶体成本会持续下降：“这需要达到固定良率(constant yields)，这是个优良目标但不容易达成，我不知道英特尔的14奈米节点是否已经达到该目标。”

至于台积电则不太可能会采用FD-SOI技术，但Jones认为该公司绝对会对该制程带来的竞争压力做出回应：“他们或许得积极推动7奈米制程，并提供结合RF、嵌入式非挥发性存储，以及另外采用其昂贵但表现优异的InFlo技术制造的I/O功能区块的多晶片解决方案。”



IBS预期，每一代的FinFET制程逻辑闸成本将持续上扬（来源：IBS）