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5倍产能爬坡,FD-SOI的体量又庞大了一圈

2019-09-18 赵娟 阅读:
5倍产能爬坡,FD-SOI的体量又庞大了一圈
在在第七届上海FD-SOI论坛期间,Globalfoundries透露2019年FD-SOI产能爬坡,并预计公司在年底前会出货一亿片22FDX芯片。目前该公司22FDX出货产品类型有26种,其中一半以上来自中国客户。

近日,EDN记者从Soitec处得到一个振奋的消息:FD-SOI晶圆的出货量今年大约是去年同时期的5倍。h0Xednc

作为FD-SOI晶圆的主要供应商,Soitec这一数字反映了该技术的热度。h0Xednc

在在第七届上海FD-SOI论坛期间,Globalfoundries透露2019年FD-SOI产能爬坡,并预计公司在年底前会出货一亿片22FDX芯片。目前该公司22FDX出货产品类型有26种,其中一半以上来自中国客户。h0Xednc

三星虽然没有透露其具体的FD-SOI出货量,但指出2019年已有超过20款产品在大批量生产中,从下图中猜测应该是包括消费电子11款、IoT和可穿戴各4款、汽车/工业2款。h0Xednc

28nm FD-SOI工艺已经成熟量产,18nmFD-SOI也在按计划前进,且保证了128Mb SRAM的良率。h0Xednc

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典型的成熟FD-SoI芯片/IP案例分享

论坛期间有不少公司分享了自己的产品,类型横跨IoT、AIoT、汽车等。h0Xednc

1.    ST的基于FD-SoI 28nm工艺的内置ePCM NVM的汽车MCUh0Xednc

“过去我们采用CMOS会有一些瓶颈,用户的预期是希望能提供更高性能及更低成本。”ST汽车市场及应用资深市场经理刘山林指出,“所以需要突破性的技术。在汽车领域,我们有两方面的主要的技术提升,一方面把FD-SOI工艺用到汽车MCU上,突破目前在CMOS上的瓶颈;另一方面是PCM,在NVM方面找到新的技术突破点。”h0Xednc

FDSOI在汽车中的应用,ST是早期的一个发起者。刘山林指出显而易见的好处有三个方面:功耗,模拟/RF设计,鲁棒性——这是作为汽车MCU比其他应用要求更高的地方。h0Xednc

刘给出了ST在鲁棒性测试的实验数据,如下图所示,从过去65nm,45nm到现在用28nm FDSOI,从出错统计来说,大大降低,这是FD-SOI用于汽车的独特优势。这款产品2018年样产,现已进入汽车中要求较高的汽车控制系统领域。h0Xednc

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另外,EDN记者还发现关于上图中提到的FD-SOI的Radiation,据称中国科学院上海微系统与信息技术研究所(SIMIT)有个团队在专做这方面的研究。h0Xednc

汽车应用中不断增加的数据流需要更高性能和更大容量内存的MCU,嵌入PCM NVM的28nm FD-SoI技术非常适合这个需求,刘光林指出,“另外,汽车MCU分不同等级,如娱乐85度/发动机150度,我们的目标是auto grade0,给汽车电子系统带来革新。”h0Xednc

2. NXP采用FD-SOI技术助力汽车、工业和物联网解决方案h0Xednc

100pJ的能量能做什么?NXP副总裁兼总经理Ron Martino分享了下面一组数据,展示了不同处理器的算力、不同存储的存储容量,以及不同无线技术的传输能力。h0Xednc

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Martino指出i.MX ULP采用FD SOI28nm工艺,大大延长了电池时间。h0Xednc

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i.MX RT面部识别如今成本低至2美金,可以在250毫秒内检测和识别人脸:h0Xednc

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3. Sony的采用FD-SoI eMRAM技术的低功耗物联网产品h0Xednc

Sony的第一款FD-SOI产品是用于手表的GNSS,过去的三年当中,由于低功耗被很多消费者选择。h0Xednc

尤其是采用CXD5605GF工艺后,达到了6mW的功耗。h0Xednc

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对于不同嵌入式内存的对比,Sony半导体总经理Kenichi Nakano给出了下表,可以看到eMRAM在28nm时仅增加3层,最具成本效益:h0Xednc

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Nakano指出eMRAM的良率现在已经达到97%以上。h0Xednc

三星和Globalfoundries在论坛期间均指出自己的eMRAM都已达批量生产,其中Globalfoundries还透露已经做到48Mb以上。h0Xednc

4. 瑞芯微内置高能效NPU的AIoT芯片h0Xednc

“智能手机吃掉了很多其他智能设备的市场,所以IoT的应用是被压缩的。” 瑞芯微电子高级副总裁陈锋指出。h0Xednc

他举例英特尔的IoT事业部,有大约50亿美金的收入,放在英特尔600亿美金的体量中不算什么——当然放在A股至少会有5000亿估值。除了手机,在AIoT领域还是很难做个芯片能有一亿颗的规模。h0Xednc

所以对分散化的IoT市场,每芯片只能卖2-3刀,如何选择?Finfet实现起来太费劲了,FD SOI给了这个领域一个很好的选择。h0Xednc

瑞芯微的RK1808采用采用22nm FD-SOI工艺,相同性能下功耗相比主流28nm工艺可降低30%左右;内置2MB系统级SRAM,可实现always-on设备无DDR运行。h0Xednc

5.芯原物联网IPh0Xednc

IoT芯片价格下降速度非常快。h0Xednc

芯原物联网互联平台总监曾毅举例NB IOT芯片,在2016能卖5美元,现在是1美元;Lora芯片在3年前是3美元,现在1.4美元。这些价格不是受最新技术影响的,而是靠竞争影响的,大家没法差异化盈利,他指出。h0Xednc

大家都认为IOT设备应该比手机便宜,这种想法是不对的。“我们认为IOT行业特别需要技术创新,特别对于芯片和网络。实际上需要一些根本性的创新,对于架构来说,RISC-V是一个很好的案例,用于先进的处理器节点,以推动系统架构和处理器升级。” 曾毅指出。h0Xednc

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另外曾毅认为基于平台的服务会推动行业发展,以实现定制化。h0Xednc

BLE IP  该IP是经过RF测试芯片验证的,整个系统也通过了BQB认证。和55nm Bulkh0Xednc

CMOS工艺相比,面积减少40%,功耗减少30%;与市场平均水平相比性能提高5db以上。h0Xednc

NB-IOT RF IP 该架构是针对FD-SOI优化过的,且在22nm FD-SOI工艺上得到了验证。且包括基于ZSPnano核的NB IOT数字BB IP,是个单核的解决方案。h0Xednc

GNSS RF IP 这是基于GF22FDX工艺的,且集成了LNA。h0Xednc

曾毅指出,对于NB IOT 和LPWAN来说,主要的限制是功耗,而FD-SOI可以提供极低功耗的解决方案,”例如运算电压能做到0.8v左右,甚至低至0.65v,绝缘体寄生噪声也很少,所以可以用小电流实现,越来越低的电流可以减少漏电。”h0Xednc

6. 云天励飞和Synapticsh0Xednc

云天励飞和Synaptics虽然没有到场,但为其代工的Globalfoundries披露了采用22FDX工艺的云天的“深目”——实现20倍性能提升,100倍能效及200倍更低延时;Synaptics的采用体偏置工艺的IoT产品也已在样产。h0Xednc

FD-SOI还存在哪些挑战?

诚然FD-SOI这几年取得了很不错的进展,IBS的分析也指出FD-SOI是大多数物联网应用的最佳选择, 另外FD-SOI在28nm、22nm、14nm和12nm晶体管成本与bulk CMOS和FinFET相当,但通过更低的掩膜步骤实现了成本竞争力。h0Xednc

但IBS首席执行官Handel Jones指出FD-SOI没有特别成功的原因,“主要是IP生态系统没有成熟,所以大家的接纳需要更长的时间,有了成熟的IP生态系统的话,中国会有特别竞争优势,那些Finfet 28nm没法实现的应用能用FD-SOI实现。”h0Xednc

Dolphin中国去销售总监Ying Zhao表示在22nm有越来越多的IP已经加入这个生态系统,Dolphin已经促进了自动的体偏置IP,这是实现节能的关键IP。从生态系统的角度来说,FD-SOI非常有潜力的,但从系统角度来说需要进一步丰富更多有价值的IP,比如集成的IP包。h0Xednc

“要吸引工程师将设计转移到FD-SOI上来,不仅是IP生态系统要好,工程师还需要看到未来几个节点的持续性发展计划。”Cadence南京子公司南京凯鼎电子科技有限公司总裁王琦博士认为,工程师肯定不愿意未来自己的设计还要改回去。所以从研发角度,毫无疑问,FD-SOI有很多优势,但挑战是技术本身的接受度不够广,全球范围内的使用也不够大。h0Xednc

IBS的分析认为:“向12nm的迁移是可行的,迁移到10nm也是有可能的,关键要求是建立强大的设计生态系统,拥有广泛的IP。”h0Xednc

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赵娟
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