Soitec 企業營銷戰略部高級副總裁王碩仁解讀

先進平面和三維晶體管的全耗盡產品發展藍圖

領先全球的電子和能源行業半導體材料生產商Soitec日前發布了其專為開發平面和三維晶體管（FinFET）而設計的全耗盡（FD）產品發展藍圖。Soitec企業營銷戰略部高級副總裁王碩仁（Justin Wang）向媒體闡述了用簡單創新解決復雜技術難題的理念。

創新有助于提高移動設備性能，降低功耗

王碩仁表示，Soitec的FD系列技術完全支持“國際半導體技術藍圖”（ITRS），能夠加速芯片制造商的產品上市時間，降低整體生產成本。Soitec的創新可以提高主流移動消費設備的性能，降低產品功耗。

Soitec FD是各種電子設備的基石

已經出貨的Soitec FD晶圓在晶圓結構內預集成了晶體管的關鍵特性，為生產工藝從28nm到10nm甚至向更小晶體管進化提供了一種快速的低風險過渡方案，在降低成本的同時，大大提升了移動設備如智能手機和平板電腦等的性能并且降低了功耗。Soitec同時也宣布采取包括研發在內的一系列其他措施來提升硅晶體管和其他新材料晶體管的性能。

Soitec FD平面產品線為28nm節點工藝提供了獨特的全耗盡平面工藝，使芯片制造商能夠在保留原有的設計與流程技術。該技術同時也使手機移動和消費多媒體芯片在性能與能效立刻得以改善。FD三維產品線讓芯片生產商用更短的時間與更少的投資引入三維結構（FinFET），針對20nm工藝節點以下，極大地簡化了晶體管的制造流程。

王碩仁說：“我們的全耗盡產品藍圖是針對當下半導體市場的嚴苛需求，以及為解決制造商面對的主要問題而推出的。無論芯片供應商選擇平面還是三維的晶體管，Soitec都會根據成本、性能、功耗和上市時間等因素提出解決的方案。平面技術能夠實現性能上的快速提升，而三維技術則令整個行業以高效率低風險的方式實現FinFET。”

減少生產步驟就是降低成本

王碩仁介紹說，Soitec的核心技術“Smart Cut™”轉層技術可以制造優質均勻的超薄覆蓋層，可以通過技術在原始晶圓上制造連續節點，助力想要追求產品優良性能的芯片制造商生產性能、功耗與可生產性良好的產品。該技術在晶圓結構內集成晶體管的特點，讓生產商得以實現迅速地實現生產部署。值得注意的是，這種晶圓在氧化絕緣埋層上有一層高品質的頂層硅-這兩層材料都根據晶體管的幾何參數及電絕緣標準進行了優化，簡化了CMOS制程并減少了一些生產步驟，開辟了新用途并提供了降低成本的解決方案。

FD平面產品——下一代節電高效產品

FD平面晶圓的頂層硅采用極薄的均勻質地材料，使得柵下的平面晶體管加上硅膜的總厚度只有5nm。較頂層硅膜和下邊的硅制基板中間有一層約25nm厚的超薄氧化埋層（BOX）。下幾代技術甚至有可能運用更薄的埋層——達到10nm，讓移動設備用平面晶體管達到14nm。在FD平面產品的批量生產過程中，為達到較佳效果硅膜的厚度均勻性是不可忽略的一個部分。Soitec的FD平面晶圓頂層的硅膜一般都控制在幾個原子層的厚度。憑借Soitec公司“Smart Cut™”固有的精湛工藝，300mm晶圓頂層硅厚度均勻性達到3.2埃米——其難度相當于在方圓1000km的范圍內將厚度均勻性控制在1mm，或是在1000英里范圍內將厚度均勻性控制在0.07英寸。

正如多年以來的傳統方法那樣，平面FD晶體管安裝在硅基板上，這將令全耗盡技術更加順利地發展，并且在2012年底就將推出首個IC樣本。同時FD平面的工藝完全允許設計師們保留傳統的設計方法和工具，為芯片設計與IP端口設計提供了便利。制造廠商也可沿用之前的工業設備與生產線，連工藝流程都大抵相同。與傳統技術相比，這種28nm級別的產品可將芯片的耗電量減少40%，而芯片的處理器較高運行頻率可增長 40%或更多。該技術特有的先進的負偏壓（back bias）技術為設計者們提供了更多改善性能與功耗的方法。憑借超低供電（低于 -0.7V）維持優異性能，因此許多超低功耗運行的移動設備才得以實現。FD平面晶圓讓廠商可以實現用于移動設備應用的低成本芯片的大批量生產，改善產品的性能與功耗表現。

FD三維產品——簡化的FinFET生產

Soitec的FD三維晶圓較上層是一層極薄硅膜和厚度可由客戶需求而定的氧化埋層。較頂端硅層預定義了鰭片高度（fin height）而氧化物層則提供了良好的絕緣。與使用傳統技術加工原始晶圓相比，在FinFET的制造過程中， FD三維技術簡化了很多繁瑣的步驟，節約了資本投入和生產費用，提高了產品的產量，較終實現降低成本。另外，這些優勢還體現在研發學習周期的縮短，工藝技術難題的減少還有產品上市時間的加速，這都能讓FinFET技術得以快速進入主流晶圓制造市場。專家估計利用FD三維器件將比傳統工藝提前一年進入FinFET主流時代。在預設鰭片高度和絕緣效果上的優勢，會保證其更加優良的可生產性，更少的流程變量，較終實現芯片級別上整體性能的提高。

未來的發展藍圖

王碩仁介紹，Soitec同時還致力于采取包括研發在內的一系列其他措施來提升硅晶體管和其他新材料晶體管的性能。與此同時，為了繼續推動硅CMOS的發展，Soitec還將會把“應變硅”投入到其FD平面和三維產品當中，保守預計2014年前可以投入生產。擁有這項技術，Soitec便可以在晶片制造過程中，修改制造晶體管的原材料，即硅層的晶狀結構，從而顯著提高了電子的遷移率和晶體管與處理器的峰值性能。

Soitec發展藍圖

從長遠來看，整個半導體制造業為了引進低于14nm的工藝節點技術，紛紛對各種CMOS新技術進行研究。這其中就包括類似鍺金屬或是III-V族等高遷移率的材料，還有新的晶體管架構譬如納米纖維。Soitec積極參與各種R&D 項目并且擁有很多與合作伙伴共同創建的研發項目，借此來改善工藝，提供市場較需要的產品。

不僅如此，為了實現行業規劃目標，Soitec正在通過內部以及外部合作研發項目，實現晶片從300mm到450mm的轉變。屆時，二維和三維晶片都可擴大到450mm。

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