晶圆代工厂格芯(Globalfoundries;GF)日前宣布其22奈米(nm)全耗尽型绝缘上覆硅(FD-SOI)制程技术取得了36项设计订单,其中有超过十几项设计将会在今年出样(tape-out)。另一方面,其竞争对手三星(Samsung)则预计今年将采用其28nm FD-SOI制程出样20余款芯片。

这些最新资料显露出一个可喜的迹象是,FD-SOI最终获得了作为低成本、低功耗鳍式场效晶体管(FinFET)制程替代方案的动能。而在SOI联盟(SOI Consortium)近日于美国加州举行的年度活动中,来自台湾的IP供货商——晶心科技(Andes Technology)宣布,今年7月将推出可执行于Linux的32位RISC-V核心。

VLSI Research执行长G. Dan Hutcheson对此表示,半导体产业如今看好FD-SOI和FinFET将扮演着彼此互补的角色。

然而,Hutcheson说:“人们仍然认为FD-SOI的生态系统薄弱,还需要更多的IP、更全面的设计流程,而且这是一种你必须十分清楚自己在做什么的技术。”他指的是采用基底偏压(body baising)技术控制功率的能力。

继意法半导体(STMicroelectronics)、Verisilicon和新创公司Evaderis宣布在Globalfoundries的德国Dresden厂采用其22nm制造芯片后,Globalfoundries先前也宣布新创公司Arbe Robotics将使用其22nm FDX制程节点打造汽车雷达芯片。有意思的是,在这几家采用其22nm制程的客户中,就有6家公司都打算制造加密货币芯片。

Globalfoundries目前正在其于中国成都的Fab 11厂进行第一阶段的无尘室装机作业,并计划在今年年底前推出180/130nm制程。第二阶段工作将在一年后导入其22nm FDX制程。一家中国晶圆供货商表示,成都政府为了将FD-SOI带进该区而投资了数十亿美元。

Globalfoundries RF部门主管Bami Bastani说:“我们正在打造中国最大的晶圆厂之一,更令人惊叹的是许多事物在中国的进展速度。”

同时,三星正为恩智浦(NXP)量产采用其28nm FDS制程的i.MX RT处理器,据称该公司拥有最广泛的FD-SOI应用策略。

FD-SOI18050202 三星表示,其28nm FDS目前拥有成熟的产出以及不断扩展的客户基础(来源:Samsung)

恩智浦计划采用三星的嵌入式MRAM,目前也已经准备好用于28nm节点。它还将在不同的芯片上导入一些基底偏压技术。

恩智浦i.MX应用处理器产品系列副总裁Ron Martino表示:“如果你不投资基底偏压技术,就无法取得市场主导地位。”

三星晶圆代工部门副总裁洪浩(Hong Hao)表示,针对28nm FDS制程,三星目前已推出了成熟的产品,而且有越来越多客户准备采用。他列举其中包括DDR2-4、USB 2-3、PCIe Gen 2-4、Gigibit以太网络、SATA Gen3以及MIPI M和D-PHY接口等逾12种经验证的IP区块(Block)清单。

这家韩国巨擘还提供了基底偏压设计指南,目前符合车规标准的第1级(Grade 1)车用方案已经到位,预计在今年年中之前就会推出Grade 2方案。

三星计划明年稍晚量产18nm FDS,采用去年9月推出的早期设计套件,以使其性能提高24%、功耗降低38%,面积也缩减35%。而其竞争对手Globalfoundries的目标是在2020年下半年于其Dresden晶圆厂推出12nm FDX节点。

晶心准备推出Linux版RISC-V核心

去年12月,台湾IP供货商晶心科技(Andes technology)宣布其技术转向新兴的RISC-V架构。晶心科技总经理林志明在SOI联盟年会上发表专题演说时宣布,该公司将在今年7月推出基于RISC-V的Linux版N25核心。

晶心已经与一家企业固态硬盘(SSD)供货商签约,在闪存控制器中采用其现有的N25核心执行RTOS。此外,还有一家设计服务公司也与其签约使用32位核心,而其64位衍生产品计划也在开发中。

许多RISC-V工程师长久以来都希望能有一款可启动Linux的芯片。新创公司SiFive才刚开始出样采用这种自家芯片版本的开发板。

晶心科技并希望透过其Copilot工具为其产品实现差异化,协助使用者在其设计中添加自定义说明。该公司最近还与两家准备采用其Linux核心的设计服务公司签约。

迄今为止,晶心科技的财务表现并不起眼,但对于SoC设计影响显著。2017年,晶心科技的营收仅有900万美元,但该公司表示,在专利核心授权方面,去年就卖出了5.9亿美元,至今也已经累积销售25亿美元了。

而在制程方面,林志明看好FD-SOI的光罩成本较FinFET制程更低30%,而且还具有低功耗和支持RF的优点。他指出晶心科技在2015年为Globalfoundries 22nm FDX设计了一款测试芯片,在仿真时的表现更优于28nm ULP制程节点。

该IP供货商目前正与业界伙伴展开第一笔FD-SOI设计合作,但据称该客户尚未签署。

Sony则在FD-SOI道路上走得最远。2015年,Sony在ST量产了一款以28nm FD-SOI制造的GPS芯片,并用于多款智能手表设计中,如今则更进一步在该公司的Xperia耳塞设计中整合更多后续功能。

Sony半导体(Sony Semiconductor)物联网部门总经理Kenichi Nakano表示,第一款FD-SOI芯片就让原有的设计功耗从6.3mW降至1.5mW。该公司并计划在今年稍晚推出CatM和NB-IoT蜂巢式的芯片版本,目前已经在开发针对2019年的设计。

SOI晶圆供货商Soitec执行长表示,该公司在三年前一度面临破产的窘境。如今,Soitec正加速在新加坡建立新厂房,并计划今年出货多达60万片300毫米(mm)晶圆,以及更多用于智能型手机RF前端和其他设计的200mm晶圆。

FD-SOI18050203 晶心科技将于今年7月发布其Linux版32位N25 RISC-V核心(来源:Andes Technology)

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,原文:Samsung, GF Ramp FD-SOI,Susan Hong编译)

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