FinFET引爆投资热半导体业烽烟再起

LED半导体照明网讯 半导体业界已发展出运用FinFET的半导体制造技术，对制程流程、设备、电子设计自动化、IP与设计方法产生极大变化。特别是IDM业者与晶圆代工厂正竞相加码研发以FinFET生产应用处理器的技术，促使市场竞争态势急速升温。

过去数10年来，互补式金属氧化物半导体(CMOS)平面电晶体一直是电子产品的主要建构材料，电晶体几何结构则一代比一代小，因此能开发出高效能且更便宜的半导体晶片。

然而，电晶体在空间上的线性微缩已达极限，电晶体缩小到20奈米(nm)以下，会降低通道闸极控制效果，造成汲极(Drain)到源极(Source)的漏电流增加，并引发不必要的短通道效应(ShortChannelEffect)，而电晶体也会进入不当关闭状态，进而增加电子装置待机耗电量。所幸立体式的鳍式电晶体(FinFET)技术出现后发挥作用，在FinFET结构中，由于通道被三层闸极包覆，可更有效压制关闭状态漏电流。

三层闸极还能让装置在「开机状态」下增强电流，又称为驱动电流(DriveCurrent)。这些优点能转换为更低的耗电与更高的装置效能。3DFinFET装置预料将比传统使用2D平面电晶体的产品更为精实，如此一来晶粒的整体尺寸也会更小。整体而言，FinFET技术能减少晶片漏电流、提高效能并缩小晶粒尺寸，将成为未来10年最重要的半导体制造技术，带动系统单晶片(SoC)产业成长。

　　FinFET点燃晶圆代工厂战火

综观全球市场，英特尔(Intel)是唯一完成FinFET制程技术实作的制造商。该公司自2012年初即采用自有的第一代22奈米FinFET技术，生产IvyBridge中央处理器(CPU)。虽然目前英特尔以FinFET技术生产的SoC仅限于PC和其特有的伺服器应用产品，然而其已宣布将延伸至行动装置应用处理器的开发。英特尔更可望依循摩尔定律(Moore’sLaw)，于2013年第四季前将FinFET生产移转至第二代14奈米制程。

未来几年内，愈来愈多顶尖IC设计业者将扩大投资并导入FinFET技术，以制造更先进的智慧型手机和平板应用处理器(图1)。为因应客户需求，台积电、格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)与三星(Samsung)等主要晶圆代工厂已积极排定FinFET量产时程，最快可望于2013年第三季开始试产FinFET制程，准备好投入量产则将在2014年第三季以后，如图2为英特尔与晶圆代工业者的FinFET制程生产时间表预测；届时，IC设计业者与晶圆代工厂合作下，将推出以FinFET技术为基础的应用处理器，与IDM业者共同角逐市场商机。

2007～2017年半导体委外服务产值预测资料来源：Gartner

在FinFET制程技术方面，多数晶圆代工厂选择在晶圆前段闸极制程(FEOL)采用14奈米FinFET技术，后段互连制程(BEOL)则仍使用20奈米。就某种程度而言，混合式的第一代14奈米FinFET制程，其实就是20奈米电晶体技术，再加上能持续提升效能与耗电效率的新型装置结构。

此种混搭制作方法或许不能在设计上缩小晶粒尺寸，但效能提高、减少电力消耗与缩短上市所需时间等优点，足以让许多一线IC设计业者决定采用FinFET技术。此外，台积电与格罗方德最近皆宣布，有意在14奈米FinFET技术上线2年后推动10奈米制程。

检视各家晶圆厂FinFET量产时间表，以及用来指涉16、14及10奈米制程的相关名称，因其系出于行销需求，所以不具重大意义。一般咸认，晶圆代工厂的第一代16/14奈米FinFET制程会较近似英特尔的22奈米制程，而晶圆代工厂10奈米的第二代FinFET制程，则比较接近英特尔14奈米的第二代FinFET技术。