在2024年,FD-SOI几个大的技术里程碑包括:
- 3月19日,意法半导体(STMicroelectronics)宣布与三星联合推出 18nm FD-SOI 工艺。该工艺支持嵌入式相变存储器(ePCM)。
- 意法半导体首款基于以上制程的 STM32 MCU 将于下半年开始向选定的客户出样,并计划于 2025 年下半年量产。
- 6月11日,法国CEA-Leti宣布推出FAMES中试生产线,43家公司已正式表示支持,该生产线将开发包括10nm和7nm FD-SOI在内的五套新技术。
三星和ST,把18FDS轻松带入ePCM与MCU
除了今年联手ST推出支持ePCM的18FDS产品,这些年,三星一直在打磨自己的18FDS工艺,包括曾于2019年和Arm建成了当时业界第一个综合物理IP平台,包括一个位于18FDS (18nm FDSOI)的eMRAM编译器等。
近期的一个大进步是将其植入NVM方案:
三星电子18FDS工艺集成与项目经理Jinha Park强调了三星18FDS的四大核心优势:
- 1)三星18FDS工艺能够提供很多创新的特征性能,比如基于三星18FDS工艺原生支持3.3V,相较于1.8V传输有着更高的传输速度和效率。
- 2)三星18FDS工艺提供混合STD(LVT/RVT/HVT),能够帮助设计人员在不影响性能的情况下进一步优化芯片的功耗。
- 3)三星18FDS工艺提供PPA(功率、性能和面积/成本)的分析功能可以帮助设计人员。
- 4)三星18FDS工艺凭借Low Leakage SRAM,具备低功耗优势。
他指出,当前FD-SOI工艺已经成为自动驾驶、消费电子、通讯、机器人、工业和计算等领域的优质选择。
跳过18/16/14nm,GlobalFourdries直奔12nm
相比三星和ST力推18nm,GlobalFoundries(格罗方德)的NextGen FDX放在了12nm。
格罗方德亚洲区总裁兼中国区主席洪启财(Kay Chai Ang)指出,目前格罗方德依然在积极优化22FDX的产能,比如将22FDX平台的生产地进行调整,从德国扩展到了马其他和纽约;同时,格罗方德也在优化22FDX工艺的多样性,并强大生态系统。
他表示,22FDX与3DHI技术结合后,仍有很大发挥空间,同时可将裸片空间减少45%以上,例如:
从其分享的FD-SOI路线图中可以看出,未来两年的重点仍是开发22FDX+的特性,eMRAM和eRRAM是两个重点方向。
针对路线图中的NextGen FDX,该公司产品线总监Ruby Yan明确向国际电子商情记者确认,下一代技术是12FDX,并指出公司会直接跳过18nm。
如上图所示,相比22nm,12nm的技术优势非常明显。
在论坛圆桌讨论环节,主持人芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民博士抛出一个问题 “28nm、22nm FD-SOI工艺之后,是否还需要推出12nm FD-SOI工艺?(单选)“
现场嘉宾与观众超过86%的人认为是有必要的。
但再进一步问及“10nm“的必要性时,支持率就大幅下降。
究其原因,笔者认为是戴博士提到的一个技术点“12nm是double pattening“能做到的最小节点,下一步10nm及8nm就需要triple patterning来实现了,成本应该是制约的主要因素。
在成本方面,IBS首席执行官Handel Jones有一个更细节的分享,他指出22nm FD-SOI的成本将和28nm HKMG成本相近,而工艺继续向下的话,FD-SOI的成本将显著低于FinFET。比如,16nm FinFET芯片的成本比18nm FD-SOl芯片高20%;7nm FinFET芯片的成本比12nm FD-SOl芯片高24%。
在功耗方面,12nm FD-SOl的功耗比7nm FinFET低12%至16%;此外,12nm FD-SOl的射频连接性能优于7nm FinFET。因此,对于大多数应用,12nm FD-SOI的PPC优于7nm FinFET。
综合以上因素,他进一步认为FD SOI在“≥12纳米和≤28 纳米“时优于CMOS和FinFET,这段工艺节点之间FD SOI具有出色的PPC特性,且射频表现也很出色;另外,再利用chiplet和特殊封装,12 纳米 FD SOI 可支持高性能数据中心和低功耗移动应用。