FDSOI韜光養晦以待時變

　　半導體產業遵循摩爾定律發展已有數十年，生命力之強大令人敬畏，這種生命力的背后是馬不停蹄的技術創新，每一個革新技術都為產業注入前行的動力。SOI(Silicon on Insulator，絕緣體上的硅)技術就是其中之一。

　　SOI韜光養晦二十余年

　　SOI技術在上世紀80年代開始發展，其顯著的性能優勢得到業界公認，如抗輻射、低功耗、高速、工藝簡單等，被認為是“二十一世紀的硅集成電路技術”。盡管如此，但SOI晶圓制造成本高于普通硅晶圓，因此并未得到推廣。然而SOI技術的發展并未就此停止，在諸如抗輻射電路、耐高溫電路等成本相對不敏感的應用中，SOI技術成為首選。憑借這些特種應用的支持，業界對于SOI技術的知識積累和性能改善從未停止過，這為SOI后期的發展打下了基礎。

　　這種努力并未白費。1998年，IBM宣布成功利用SOI技術制成高性能處理器，這一成果標志著SOI正式邁入高性能商用芯片市場。此后的十幾年SOI領域出現了越來越多領先芯片廠商的身影，除了IBM，AMD、Freescale、GlobalFoundries等芯片大廠先后推出一系列基于SOI的高性能產品和先進節點的代工服務。業界曾寄希望于通過這些大廠的努力，使SOI CMOS技術成為主流，但這一天并沒有到來。一方面晶圓成本仍是問題，另一方面傳統體硅技術還沒有遇到不可逾越的障礙，技術革新的時機尚不成熟。因此，SOI技術的發展仍局限于規模較小的高性能芯片市場。就這樣，SOI又潛伏了十余年。

　　潛龍勿用，是為了等待飛龍在天的時機。如今，這個機會已近在眼前。

　　體硅CMOS強弩之末 FDSOI或躍在淵

　　體硅CMOS技術走到22nm之后，特征尺寸已很難繼續微縮，急需革新技術來維持進一步發展。在候選技術之中，FDSOI(Fully Depleted SOI，全耗盡SOI)技術極具競爭力。對于FDSOI晶體管，硅薄膜自然地限定了源漏結深，同時也限定了源漏結耗盡區，從而可改善DIBL(Drain Induced Barrier Lowering，漏致勢壘降低)等短溝道效應，改善器件的亞閾特性，降低電路的靜態功耗。此外，FDSOI晶體管無需溝道摻雜，可以避免RDF(Random Dopants Fluctuation，隨機摻雜漲落)等效應，從而保持穩定的閾值電壓，同時還可以避免因摻雜而引起的遷移率退化。

　　SOI晶圓制備技術的發展也為FDSOI投入應用提供了良好的支撐。為了使晶體管獲得理想的性能，FDSOI晶圓的頂層硅膜和隱埋氧化層(Buried Oxide，BOX)須非常薄。目前市場上已出現相應的產品，可滿足現階段的應用需求。

　　SOI技術的發展環境也日益改善。自2007年SOI聯盟(SOI Consortium)成立以來，越來越多的公司和機構開始關注SOI技術，并加入到推廣SOI技術的隊伍中。目前SOI聯盟已有會員30個，包括科研機構、材料商、設備商、集成芯片制造商、芯片設計商、芯片代工商、EDA供應商等，貫穿整個產業鏈。在這些廠商的努力下，產業對SOI的認識變得更為全面、準確和深入。

　　綜上所述，FDSOI走向大規模應用的時機已經到來，如能成功地縱身一躍，將完成SOI技術發展史上最華麗的篇章。

　　移動芯片市場的機會

　　近期ARM、GlobalFoundries、IBM、STMicroelectronics、Soitec和CEA-Leti聯合發布了一份評估，稱FDSOI技術非常適用于20nm及以下的移動芯片。FDSOI的優勢已在基于ARM架構的處理器上獲得了證明。

　　隨著智能手機、平板電腦等電子產品的興起，移動芯片市場呈現出良好的增長勢頭。未來移動互聯網將日益普及，移動芯片市場的潛力無可限量。FDSOI憑借低功耗殺手锏，若能在移動芯片中打下一片天地，那么在新技術之爭中將獲得舉足輕重的優勢。如今FDSOI得到領先大廠們的認證是非常利好的消息，尤其是ARM的助力。近幾年ARM的創新商業模式使其處理器架構廣泛傳播，已在移動市場上占得了先機，讓Intel頭痛不已。得到ARM的認同與采用，對FDSOI具有非凡的意義。如果FDSOI技術能通過ARM的渠道滲透市場，就猶如搭上了一艘順風快船，星火燎原之勢指日可待。