FDSOI韬光养晦以待时变

半导体产业遵循摩尔定律发展已有数十年，生命力之强大令人敬畏，这种生命力的背后是马不停蹄的技术创新，每一个革新技术都为产业注入前行的动力。SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上的硅)技术就是其中之一。

SOI韬光养晦二十余年

SOI技术在上世纪80年代开始发展，其显著的性能优势得到业界公认，如抗辐射、低功耗、高速、工艺简单等，被认为是“二十一世纪的硅集成电路技术”。尽管如此，但SOI晶圆制造成本高于普通硅晶圆，因此并未得到推广。然而SOI技术的发展并未就此停止，在诸如抗辐射电路、耐高温电路等成本相对不敏感的应用中，SOI技术成为首选。凭借这些特种应用的支持，业界对于SOI技术的知识积累和性能改善从未停止过，这为SOI后期的发展打下了基础。

这种努力并未白费。1998年，IBM宣布成功利用SOI技术制成高性能处理器，这一成果标志着SOI正式迈入高性能商用芯片市场。此后的十几年SOI领域出现了越来越多领先芯片厂商的身影，除了IBM，AMD、Freescale、GlobalFoundries等芯片大厂先后推出一系列基于SOI的高性能产品和先进节点的代工服务。业界曾寄希望于通过这些大厂的努力，使SOI CMOS技术成为主流，但这一天并没有到来。一方面晶圆成本仍是问题，另一方面传统体硅技术还没有遇到不可逾越的障碍，技术革新的时机尚不成熟。因此，SOI技术的发展仍局限于规模较小的高性能芯片市场。就这样，SOI又潜伏了十余年。

潜龙勿用，是为了等待飞龙在天的时机。如今，这个机会已近在眼前。

体硅CMOS强弩之末 FDSOI或跃在渊

体硅CMOS技术走到22nm之后，特征尺寸已很难继续微缩，急需革新技术来维持进一步发展。在候选技术之中，FDSOI(Fully Depleted SOI，全耗尽SOI)技术极具竞争力。对于FDSOI晶体管，硅薄膜自然地限定了源漏结深，同时也限定了源漏结耗尽区，从而可改善DIBL(Drain Induced Barrier Lowering，漏致势垒降低)等短沟道效应，改善器件的亚阈特性，降低电路的静态功耗。此外，FDSOI晶体管无需沟道掺杂，可以避免RDF(Random Dopants Fluctuation，随机掺杂涨落)等效应，从而保持稳定的阈值电压，同时还可以避免因掺杂而引起的迁移率退化。

SOI晶圆制备技术的发展也为FDSOI投入应用提供了良好的支撑。为了使晶体管获得理想的性能，FDSOI晶圆的顶层硅膜和隐埋氧化层(Buried Oxide，BOX)须非常薄。目前市场上已出现相应的产品，可满足现阶段的应用需求。

SOI技术的发展环境也日益改善。自2007年SOI联盟(SOI Consortium)成立以来，越来越多的公司和机构开始关注SOI技术，并加入到推广SOI技术的队伍中。目前SOI联盟已有会员30个，包括科研机构、材料商、设备商、集成芯片制造商、芯片设计商、芯片代工商、EDA供应商等，贯穿整个产业链。在这些厂商的努力下，产业对SOI的认识变得更为全面、准确和深入。

综上所述，FDSOI走向大规模应用的时机已经到来，如能成功地纵身一跃，将完成SOI技术发展史上最华丽的篇章。

移动芯片市场的机会

近期ARM、GlobalFoundries、IBM、STMicroelectronics、Soitec和CEA-Leti联合发布了一份评估，称FDSOI技术非常适用于20nm及以下的移动芯片。FDSOI的优势已在基于ARM架构的处理器上获得了证明。

随着智能手机、平板电脑等电子产品的兴起，移动芯片市场呈现出良好的增长势头。未来移动互联网将日益普及，移动芯片市场的潜力无可限量。FDSOI凭借低功耗杀手锏，若能在移动芯片中打下一片天地，那么在新技术之争中将获得举足轻重的优势。如今FDSOI得到领先大厂们的认证是非常利好的消息，尤其是ARM的助力。近几年ARM的创新商业模式使其处理器架构广泛传播，已在移动市场上占得了先机，让Intel头痛不已。得到ARM的认同与采用，对FDSOI具有非凡的意义。如果FDSOI技术能通过ARM的渠道渗透市场，就犹如搭上了一艘顺风快船，星火燎原之势指日可待。