FinFETs + FD-SOI 方案：可以更节省电力

俄勒冈州波特兰市——按照我们许多人认为的典型的非黑即白/非此即彼的方式，大多数半导体制造商做出的选择是 FinFET(鳍式场效应晶体管)或 FD-SOI(完全耗尽的绝缘体上硅)。然而，由于台积电 (TSMC)、GlobalFoundries Inc. (加利福尼亚州圣克拉拉市) 和三星 (韩国首尔) 等代工厂必须为其客户提供这两种能力，因此越来越多的半导体制造商正在考虑提供两全其美。

例如，飞思卡尔半导体公司(现在的NXP)(德克萨斯州奥斯汀)刚刚透露，它正在将 FinFET 用于 14 至 16 纳米节点以及 FD-SOI 用于 28 纳米节点，以实现相同的目标——更快的速度和更低的功耗——但适用于其半导体产品组合的不同部分。他们还在考虑将两者结合起来用于下一代半导体节点。

“飞思卡尔(NXP)与所有代工厂都有关系，并拥有从低复杂度到超高复杂度的工艺技术和连接性，其中许多是专有的，”飞思卡尔(NXP) MCU 集团应用处理器和先进技术副总裁 Ron Martino 告诉我们。“因此，我们为 FinFET 和 FD-SOI 制定了优化的路线图。例如，FD-SOI 晶圆更昂贵，但可用于低功耗或高性能，使其非常适合我们的 28 纳米 i.MX 产品组合。就我们的数字网络路线图而言，我们认为成功的关键是 FinFET，它通过具有良好成本性能比的扩展实现了更高的速度。”

Martino 甚至表示，未来可能会通过合并 FinFET 与 SD-SOI 辩论中的两全其美——也许在下一代半导体节点上合并两者——同时保持 28 纳米 FD-SOI用于未来许多年的低端设备。

“在需要传感器集成的 FD-SOI 上，28 纳米节点具有所需的射频和模拟功能，对于许多可穿戴设备来说，这使其在连接性和低功耗之间取得了引人注目的平衡，”Martino 说。“每个节点的最佳选择是 FD-SOI 用于 40 纳米和 28 纳米，FinFET 用于最先进的节点，如 14 到 16 纳米。在扩展和成本优化方面，我们将取决于我们使用 FD-SOI 和 FinFET 能够有效地做到这一点。”

意法半导体选择了 FD-SOI 而不是 FinFET，前者通过在晶体管 (BOX) 下方放置薄绝缘体来实现其优势，从而实现未掺杂通道的完全耗尽，从而将泄漏降至最低。然而，一个经常被忽视的优势是能够极化 BOX 下方的基板，称为“正向体偏置”(FBB)，它在优化功率与性能的权衡方面非常有效。通过在工作期间改变偏置电压，设计人员可以使他们的晶体管在不使用时实现超低功耗，并在速度至关重要的关键时刻实现超高性能。

根据飞思卡尔(NXP)的说法，FD-SOI 在 28 纳米的智能集成方面处于领先地位，具有非常高效的低功耗器件，可以扩展到 28 纳米以下，但如今可实现的最高性能是在更先进的节点上使用 FinFET。然而，两者都会导致渠道完全耗尽——只是方式不同。如果两者结合起来会怎样，Martino 问道?

“FD-SOI 完全耗尽，但 FinFET 也完全耗尽，你甚至可以将两者结合起来，”Martino 告诉我们。“总而言之，飞思卡尔(NXP)将继续优化我们的产品组合，因为我们需要广泛的技术和流程，从 i.MX 优化到嵌入式闪存优化，所有这些都将利用适合他们的流程。”

许多公司已经致力于 FD-SOI，其他公司则致力于 FinFET，但对于无晶圆和半无晶圆芯片制造商来说，代工厂提供了两种选择，那么为什么不将两者混合搭配甚至结合呢?事实上，SOI 行业联盟(包括 IBM、Imec、Soitec、ST 和 Freescale)正在尝试在 7 纳米节点上将两者结合起来，将鳍片一直延伸到栅极并使用 III-V 通道来实现开机。