電子發燒友網報道（文/吳子鵬）全耗盡型絕緣體上硅（FD-SOI）是一種平面工藝技術，能利用襯底偏壓（body bias）提供廣泛的性能以及功耗選項，兼具低功耗、近二維平面、高性能、低成本的特點，特別適用于面臨性能和功耗雙重挑戰的相關應用，比如自動駕駛、AIoT、先進傳感器和邊緣智能等應用。

在2024年第九屆上海FD-SOI論壇上，來自芯原股份、三星電子、意法半導體和IBS等公司的嘉賓著重分享了當前FD-SOI發展的前沿信息，以及這些重點公司的布局。

IBS：FD-SOI是≥12nm和≤28nm區間更好的選擇

第九屆上海FD-SOI論壇上，IBS首席執行官Handel Jones分享的主題是《人工智能的影響，以及為何FD-SOI技術如此重要》。這和他去年的演講主題比較像，去年他分享的主題是《為什么FD-SOI對生成式人工智能時代的邊緣設備非常重要》，當時他主要談到FD-SOI技術的市場發展現狀與趨勢，尤其是該技術在AIGC時代的應用前景。通過具體分析和比較FD-SOI、Bulk CMOS和FinFET三種技術在不同工藝節點的晶體管成本，Handel Jones指出FD-SOI工藝在成本上更具優勢。

在今年的分享中，Handel Jones則主要提到了FD-SOI的重點應用，其中一個是人工智能加速器，2020年這一市場規模為57億美元，到2030年將暴漲到1328億美元。目前，邊緣AI加速器正在加速開發，高吞吐量和低功耗是主要的挑戰，雖然產業界也在開發低功耗版本的CMOS和FinFET工藝，不過FD-SOI是更好的選擇。

第二個典型應用是智能手機和可穿戴設備市場，智能手機是匯集可穿戴設備信息的樞紐。在下一代設備開發的過程中，更出色的傳感器是獲得競爭力的關鍵，其中圖像傳感器可用于數字健康、智能交通和機器人等應用，而FD-SOI是打造領先圖像傳感器的理想工藝。

此外，Handel Jones還提到了電源管理、智能顯示器、智能駕駛域處理器等案例，在這些案例中FD-SOI工藝都能夠獲得不錯的市場機會。Handel Jones表示，當前全球半導體仍處于高速發展的過程中，到2030年半導體市場將強勁增長至1.3萬億美元，其中生成式AI是主要的推動力量，將會廣泛影響智能手機等終端設備。為了推動AI更好的發展，在≥12nm和≤28nm這個工藝區間，FD-SOI是更好的選擇。

芯原股份：已向40家客戶授權260多次FD-SOI IP核

第九屆上海FD-SOI論壇上，芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民博士做開幕致辭，并分享了過往和當前FD-SOI發展的一些情況，以及芯原在FD-SOI提供的解決方案。

戴偉民博士回顧了過去很多年FD-SOI發展的重要的歷史節點，如下圖所示，其中主要包括：

·2012年意法半導體推出28nm工藝平臺；

·2013年Soitec突破了FD-SOI高質量襯底的技術瓶頸；

·2014年芯原和三星宣布聯合開發FD-SOI技術；

·2016年上海NSIG宣布收購Soitec 14.5%股權。

他指出，“過去很多年，我們一直在暢想FD-SOI工藝的發展和前景。不過，現在FD-SOI已經成為當前的主流工藝之一，芯原也參與其中。”目前，芯原在FD-SOI方面擁有豐富的解決方案。芯原22nm FD-SOI IP包括模數混合IP、RF IP和接口IP等。其中，模數混合IP包含59種不同方案，包括基礎IP、DAC IP和接口等，目前已經向40家客戶授權260多次FD-SOI IP核，為全球主要客戶提供約30個芯片設計項目，25個項目正在生產中。比如，瑞薩RA 32位Cortex-M系列中的首款22nm MCU就采用了芯原的FD-SOI IP。

同時，戴偉民博士也分享了目前FD-SOI發展的一些前沿進展。首先是歐盟已經決定投資12nm FD-SOI——2022年7月12日，法國總統馬克龍、歐盟專員、GlobalFoundries首席執行官托馬斯·考爾菲爾德和意法半導體總裁兼首席執行官讓-馬克·奇瑞共同宣布，意法半導體和GlobalFoundries將在法國建造一座新的12英寸晶圓廠，用于12納米FD-SOI，以推進FD-SOI生態系統。

其次是此前意法半導體與三星聯合推出18nm FD-SOI技術——2024年3月19日，意法半導體和三星聯合宣布采用18nm FD-SOI技術用于ePCM。

第三個進展是CEA-Leti宣布推出10nm和7nm FD-SOI中試生產線——2024年6月11日，CEA-Leti（法國）宣布推出FAMES中試生產線，該生產線將開發包括10nm和7nm FD-SOI在內的五套新技術。

格羅方德：2028年后將推出下一代FD-SOI技術

第九屆上海FD-SOI論壇上，格羅方德亞洲區總裁兼中國區主席洪啟財分享的主題《解鎖未來：推動 FDX?（FD-SOI）技術進步》。去年，格羅方德的嘉賓也談到了該公司了22FDX工藝當時的進展，主要包括面向AI應用的22FDX平臺融合了最新的AI和機器學習技術；面向IoT應用的22FDX平臺能夠支持包括藍牙、Wi-Fi、Zigbee等在內的廣泛的無線通信協議；另外，格羅方德優化了車規級的22FDX平臺，先進的毫米波雷達解決方案已被博世等公司采用。

洪啟財表示，目前格羅方德依然在積極優化22FDX的產能，比如將22FDX平臺的生產地進行調整，從德國擴展到了馬其他和紐約；同時，格羅方德也在優化22FDX工藝的多樣性，并強大生態系統。

關于22FDX的優化細節，格羅方德首先強化了其功能豐富性，面向更多特征應用推出22FDX工藝；在FD-SOI特征性能方面，主要是優化性能和功耗，幫助打造更高性能和更低功耗的產品；在RF-SOI方面，主要幫助RF器件提供射頻性能，提升器件的功率密度、效率，并降低能耗。

通過這些優化，22FDX目前的應用領域已經非常廣泛，包括智能移動設備、無線MCU、HMI、智能傳感器和衛星通信等。

今年，格羅方德更加明確了FD-SOI后續的發展路線，在2025年到2027年該公司主要致力于進行22FDX的功能創新和eNVM應用創新，2028年之后格羅方德將推出下一代FD-SOI技術。

三星電子：18FDS將成為物聯網和MCU領域的重要工藝

第九屆上海FD-SOI論壇上，三星電子18FDS工藝集成與項目經理Jinha Park分享的主題為《FD-SOI 的合作與新突破》。

今年上半年，三星在FD-SOI工藝上面再進一步。3月份，意法半導體（STMicroelectronics）宣布與三星聯合推出18nm FD-SOI工藝。該工藝支持嵌入式相變存儲器（ePCM）。

在FD-SOI領域，三星已經深耕多年，其和意法半導體之間的合作也已經持續多年。早在2014年，意法半導體就曾對外宣布，選擇三星28nm FD-SOI工藝來量產自己的產品。意法半導體表示，相較于其現在使用的40nm eNVM技術，采用ePCM的18nm FD-SOI工藝大幅提升了性能參數：其在能效上提升了50%，數字密度上提升了3倍，同時可容納更大的片上存儲器，擁有更低的噪聲系數。

Jinha Park進一步分享了三星18FDS的一些特征性能。首先，三星18FDS工藝原生支持3.3V，可以讓外部設備使用更高的3.3V進行傳輸，相較于1.8V傳輸有著更高的傳輸速度和效率。

其次，三星18FDS工藝提供混合STD（LVT/RVT/HVT），當前先進工藝都會提供不同的cell library，分為：LVT、RVT、SVT（ Standard V threshold ）、HVT ( High V threshold ) 等，讓設計人員可以通過改變器件工藝角的方式來修復set up/hold violation等問題。三星18FDS工藝的這一特征能夠幫助設計人員在不影響性能的情況下進一步優化芯片的功耗。

第三點，三星18FDS工藝提供PPA（功率、性能和面積/成本）分析功能。PPA的優化一直是芯片設計的核心目標。然而，隨著技術的不斷進步和復雜系統的興起，這些傳統指標的相關性正逐漸減弱。也就是說，在當前的芯片設計工程中，PPA優化更具挑戰性，三星18FDS工藝平臺提供的分析功能可以幫助設計人員。

Jinha Park表示，當前FD-SOI工藝已經成為自動駕駛、消費電子、通訊、機器人和工業等領域的優質選擇。三星18FDS工藝提供原生3.3V和低泄漏電流等核心功能，將會成為物聯網和MCU領域的重要平臺節點。

結語

FD-SOI在≥12nm和≤28nm區間有更好的成本和功耗優勢，使其在廣泛的人工智能和物聯網市場有著巨大的市場空間。目前，晶圓代工廠都已經在22nm FD-SOI方面有非常成熟的方案，且應用方向在逐步擴展，同時芯原股份等公司也提供了廣泛的IP。不過，FD-SOI是否會走向10nm或以下，目前還值得探討。