68
为求低功耗、高能效及高性价比之元件，市场逐渐开发出 FD-SOI(完全空乏型硅绝缘层金氧半晶体管)结构；而 FD-SOI 构造主要以 SOI 晶圆为核心，透过传统 Si 芯片制程方式，进而以水平式晶体管架构，取代线宽较大(16～12nm)之 FinFET 元件。
进一步分析 FD-SOI 市占情形，在各厂商相继投入开发资源下，2018 年整体元件市场规模达 160 亿美元，预估 2019 年整体市场可望达到 270 亿美元(年增 68.6%)，后续成长态势也将逐年上扬。
技术的发展演进，FD-SOI 实现低功耗、高性价比之元件架构
由于半导体发展趋势，使得相同面积下试图填入更多晶体管的想法逐渐受到重视，因此衍生出微缩整体尺寸的构想，而闸极(Gate)尺寸将是微缩重点。以传统 Planar 元件发展来看，其闸极线宽已微缩至极限，因而需改变元件结构才能因应此要求，而立体构造的 FinFET(鳍式场效晶体管)元件就在此时被开发出来。
FinFET 名称主要由于元件结构以立体方式呈现，且其闸极构造如同鱼鳍一般，竖立于源极(Source)与汲极(Drain)间，作为控制元件的开关。在这样新颖结构下，虽可符合微缩尺寸之需求，但最大问题仍是闸极线宽必须在 16nm 以下(如 12nm、10nm)，才能有效控制从源极到汲极间的电流开关。
依现行元件发展情形，尽管已从传统的 Planar 元件推升至 FinFET 结构，闸极线宽仍存在一段难以使用上的尺寸区，还需有其他元件技术加以补足，而 FD-SOI 元件结构刚好补上此缺口，实现低功耗、高性价比、制造周期短之元件架构。
对于现行技术发展情形，依照所需元件尺寸及功能的不同，可区分为两大阵营：
精进于微缩闸极线宽之 FinFET 制程技术开发(如台积电、Samsung 等)，试图增加晶体管数量，提升整体元件工作效率；
投入 FD-SOI 制程技术，尝试开发出低功耗、高性价比之功能性元件。尽管两者之历史脉络有所不同、技术上各有千秋，但就元件技术发展趋势评估，两者技术仍将持续发展及并存。
各家大厂投入 FD-SOI 元件开发，看好后续市场发展
FD-SOI 元件技术主要源于一种水平式晶体管结构，透过 SOI 晶圆(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate 结构)方式，将最上层 Si 层借由制程、设计以满足所需功能，并作为元件导通层之用；而中间 SiO2 层，凭借于高阻值之材料特性，隔绝晶体管间不必要的寄生电容，提高元件工作效率，因此在这样的制程条件下，FD-SOI 可透过传统 Si 芯片的机台进行加工，降低开发所需的设备成本。
依现行终端产品应用，FD-SOI 元件技术将可应用于物联网 IoT、车用元件与 MEMS(微机电)元件等领域，目前已有 Samsung、GlobalFoundries、STM 等大厂相继投入制程开发上。
虽然这些产品大多可由 28nm 制程条件下进行量产，但随着技术进步，凭借于闸极线宽逐渐微缩的趋势带动下，将驱使制程条件朝向 22nm、12nm 目标迈进，甚至进一步跨入 10nm 制程，从而在相同面积下产生更多元件，大幅提升整体元件效率。
观察采用 FD-SOI 元件的发展现况，从 2017 年开始，STM 已收到 Mobileye 订单需求，并运用 28nm 制程制造 ADAS 芯片；NXP 也于 2017 年起，积极投入 i.MX 处理器系列的开发，并选择 Samsung FD-SOI 之 28nm 制程技术为合作伙伴。
另外，GlobalFoundries 于 2018 年取得新创公司 Arbe Robotics 订单，其 FD-SOI 元件将使用先进的 22nm 制程技术，目标打造车用雷达芯片。由此可见，各家厂商在车用芯片领域，使用 FD-SOI 技术已成为一股风潮，后续仍看好该技术的市场发展。
阅读全文
下载ECAD模型
