22nm烽火再起！進步還是後退？

近期，22nm製造工藝領域烽火再起!

之所以「烽火再起」，一方面22nm在半導體產業鏈中已存在較長時間，並再次獲得了代工廠以及IDM大廠的青睞；另一方面，各方蓄勢待發，大戰迫在眉睫。

三大陣營，GlobalFoundries的22FDX、Intel的22FFL、以及TSMC的22ULP，開始在22nm較力。

為什麼是22nm?

「這是能採用單次光罩的最小工藝節點，而且是適合物聯網、便攜電子設備等低功耗、低成本應用的長壽命工藝節點。」GlobalFoundries CEO Sanjay Jha在參加第五屆上海FD-SOI論壇時對我說到。

一句話道出了22nm大戰的真髓：市場需求。

而更值得關注的是，這場大戰的主戰場是在中國。

在這三大陣營中，GlobalFoundries的22FDX，採用FD-SOI技術，已進入量產階段。在2016年的第四屆上海FD-SOI論壇上，該公司CEO高調宣布12FDX將是其下一個節點，一掃業界對FD-SOI是否具備可持續發展能力的疑問，並隨後在2017年2月宣布在成都高新區建設22FDX產線，在業界造成轟動。

圖：GlobalFoundies的工藝發展路線圖。

圖：22FDX面向的主流應用。

「對於FD-SOI技術，我個人是充滿信心、非常樂觀，至少是針對我們專註的這些市場，而這些細分市場正好是發展非常快的市場。」Sanjay Jha表示。

今年9月19日「Intel精尖製造日」上，Intel在強調公司在工藝領域處於領先地位的同時，宣布了22FFL工藝，其是一種採用FinFET實現低功耗的技術。Intel將其賦予了挖掘和發展新業務的使命，但並未披露具體的時間表和工廠地址等信息。

而作為代工業龍頭的TSMC視乎仍然保持著以往的謹慎風格。對於22ULP，我基本沒有什麼信息來源，而業界的評論是其「從20nm退回到22nm」，據聞還需要1至2個季度才能推出。大約2年前，TSMC曾推出了專門面向低功耗市場的平台，具體業績也不明了。

性能比拼

以下的比較數據來自在上海FD-SOI論壇中GlobalFoundries CEO的演講。鑒於目前其他兩家的數據不明，作為參考。

圖：三大工藝性能比較。

基於此次上海論壇，本文更多地給出了基於FD-SOI工藝的多項比較。

IBS首席執行官Handel H. Jones在論壇中分享了不同工藝下的每柵極成本、總體成本、以及設計成本的對比。

圖：不同工藝每柵極成本分析。

圖：總體成本比較。

圖：設計成本比較。

圖：GlobalFoundries成都工廠已完成上樑階段，即將封頂。

殺手鐧：RF和存儲器

面向物聯網和可穿戴電子等應用，RF和存儲器的整合能力會對一個工藝的壽命帶來很大的影響。

按照GlobalFoundries CEO的表述，22FDX很好地整合了RF功能，這也成為其抗衡FinFET工藝的一個殺手鐧。而在存儲器方面，22FDX也具備集成eMRAM的能力。

圖：eMRAM集成能力。

在Intel推出22FFL工藝時，也特彆強調了包括一個完整的RF套件，並結合了多種模擬和射頻器件支持高度集成。

在此需要提及一下三星，其半導體製造業務已成為集團內獨立核算的部門。三星和STMicroelectronics是最早進入到28nm FD-SOI領域的兩家公司。

在此次論壇上，以前表現相對靜默的三星宣布了其下一個FD-SOI工藝節點18nm，為FD-SOI陣營再加了一把柴。

而其eMRAM的集成能力是該公司的強項。

圖：三星路線圖，強調eMRAM。

FD-SOI生態鏈建設

作為FD-SOI的資深人士，VeriSilicon總裁戴偉民博士認為IP和FD-SOI襯底晶圓對FD-SOI未來的發展舉足輕重。

經過幾年的蘊育和發展，這兩項均取得了可喜的進步。

目前，全球有三家公司能夠供應FD-SOI晶圓，包括法國Soitec、日本信越半導體(SHE)、美國SunEdison。其中，法國Soitec是最早實現了FD-SOI矽片的高良率成熟量產。現在，上海硅產業投資有限公司NSIG收購了Soitec 14.5%的股份。

但中國的腳步沒有停止。

上海新傲科技投資超過20億人民幣，計劃利用其二期工廠推出12寸FD-SOI襯底晶圓，預計未來總產能可達到60萬片/年。另外，考慮到成熟工藝的設備折舊費以及未來新傲在FD-SOI矽片的投產，FD-SOI的成本還會進一步探底。

圖：襯底的部分產能介紹。

而在IP領域，可以說是近幾年變化最大的部分。

「在增加的生態鏈合作夥伴中，IP佔據了很大部分。」GlobalFoundries CEO Sanjay Jha表示。

圖：FDX的生態鏈。

圖：IP列表。

圖：VeriSilicon的部分IP。

在2016年的上海FD-SOI論壇中，ARM首次表態會接受FD-SOI工藝。儘管今年ARM並沒有出席，但基於FD-SOI的ARM產品已經推向了市場。

GlobalFoundries給出了幾款基於ARM內核的設計，分析了採用其它工藝和FD-SOI工藝時，在晶元面積、功耗等方面的對比。

在中國，很多業內人士認為FD-SOI是實現中國IC產業彎道超車的機會。目前，對GlobalFoundies而言，已有10家中國客戶在一年內流片或有測試晶元。

圖：22FDX用戶分析。

圖：FD-SOI全球用戶實例。

進步還是後退？

無疑，回答這個問題的答案在於市場。

在演講中，IBS首席執行官Handel H. Jones表示，以現有28nm產品為例，90%均適合FD-SOI工藝，市場相當龐大。

面對這個市場，GlobalFoundries、Intel、TSMC、以及三星都在行動中。

本文為《電子工程專輯》原創，版權所有，謝絕轉載

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