根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SEMI）所發(fā)布的近兩年全球晶圓廠預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，2016至2017年間，綜合8寸、12寸廠來(lái)看，確定新建的晶圓廠就有19座，其中大陸就占了10座。另有分析報(bào)告顯示，全球晶圓產(chǎn)能到2020年都將延續(xù)以12寸晶圓稱霸的態(tài)勢(shì)。

在這些晶圓廠中，大多數(shù)12寸廠將繼續(xù)僅限于生產(chǎn)大量、商品類型的元件，例如DRAM與快閃記憶體、影像感測(cè)器、電源管理元件，還有IC尺寸較大、復(fù)雜的邏輯與微處理器。而有的晶圓代工廠會(huì)結(jié)合不同來(lái)源的訂單來(lái)填滿12寸晶圓廠產(chǎn)能。

讓我們?cè)賹⒛抗饫氐轿覈?guó)，現(xiàn)在我國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)存主流晶圓廠共有22座，其中8英寸廠13座，12英寸廠9座，正在興建中的晶圓廠也超過(guò)10座，包括3座8英寸廠和10座12英寸廠。更是伴隨著“中國(guó)制造”的影響持續(xù)擴(kuò)散，全球半導(dǎo)體大廠均擴(kuò)大在中國(guó)布局，擴(kuò)大晶圓廠的建設(shè)生產(chǎn)。

饕餮級(jí)食客都是誰(shuí)？

英特爾、三星與SK海力士大廠早已在大陸插旗，并將主力放在存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)，特別的是英特爾大連12寸晶圓廠在2010年完工。當(dāng)時(shí)，廠房規(guī)劃用以生產(chǎn)65納米制程CPU，但在產(chǎn)能利用率低落下，2015年10月英特爾宣布與大連市政府合作，投資55億美元轉(zhuǎn)型生產(chǎn)3D-NAND Flash并在今年7月底重新宣告投產(chǎn)。大陸本土廠商現(xiàn)有12寸廠的為中芯國(guó)際與華力微，兩者分別在上海都有廠房，中芯在北京還有B1、B2兩座晶圓廠，其中B2廠制程已至28納米。

格羅方德則攜手成都建立全新的合資晶圓制造廠，合作雙方計(jì)劃建設(shè)12英寸晶圓廠，制定了雙路線發(fā)展戰(zhàn)略——在14納米和7納米的研發(fā)投資之外，還啟動(dòng)了FD-SOI的路線圖來(lái)滿足市場(chǎng)要求。不僅配合中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)趨勢(shì)，同時(shí)也將促進(jìn)全球客戶對(duì) 22FDX 先進(jìn)工藝的額外需求。

而稱大陸最先進(jìn)制程晶圓廠的中芯，也發(fā)布了動(dòng)土消息，將在上海興建新晶圓廠，初期就瞄準(zhǔn)14納米制程，且產(chǎn)能規(guī)劃涵蓋10/7納米，估計(jì)2017年底完工、2018年正式投產(chǎn)，被視為挑戰(zhàn)即將來(lái)大陸發(fā)展的的晶圓代工龍頭臺(tái)積電。臺(tái)積電正式在今年中宣布到大陸南京獨(dú)資建12寸晶圓廠，并在7月舉行動(dòng)土，廠房預(yù)計(jì)2018年完工，也宣告16納米屆時(shí)將在陸量產(chǎn)。

在臺(tái)積電之前，聯(lián)電2014年早已透過(guò)與廈門(mén)市政府合資方式，成立廈門(mén)聯(lián)芯率先搶灘大陸在廈門(mén)建廠，廠房預(yù)計(jì)將在今年底就能完工，而完工將近，聯(lián)電也開(kāi)啟了另一項(xiàng)與大陸官方的合作計(jì)劃，宣布與福建晉華集成電路簽署技術(shù)合作協(xié)定，協(xié)助晉華集成開(kāi)發(fā)DRAM相關(guān)制程技術(shù)，在泉州市建立12寸晶圓廠，從事利基型DRAM代工，早在臺(tái)積電之前，走“聯(lián)電模式”在大陸建廠的還有力晶，力晶與合肥市政府合作，成立晶合集成在當(dāng)?shù)卮蛟?2寸晶圓廠，從事最高90納米面板驅(qū)動(dòng)代工服務(wù)。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)將以武漢新芯現(xiàn)有的12英寸先進(jìn)集成電路技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)制造能力為基礎(chǔ)，繼續(xù)拓展武漢新芯目前的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)布局，并著力發(fā)展大規(guī)模存儲(chǔ)器。

士蘭集成作為國(guó)內(nèi)第一條民營(yíng)8寸線落戶杭州下沙，淮安德科瑪則是圖像傳感器芯片項(xiàng)目，將填補(bǔ)我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)CIS的空白。

FinFET與FD-SOI陣營(yíng)都是怎么站隊(duì)的？

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，芯片產(chǎn)業(yè)每1 美元的產(chǎn)值能夠帶動(dòng)100 美元的GDP。其中晶圓制造作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的重中之重，占全球整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)比重達(dá)58.21%，因此芯片制造環(huán)節(jié)是制約或推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。FinFET與FD-SOI兩種技術(shù)在不斷搶奪半導(dǎo)體市場(chǎng)。

就未來(lái)汽車市場(chǎng)以及IOT市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，只是汽車半導(dǎo)體就有410億美元的市場(chǎng)，IOT方面與半導(dǎo)體相關(guān)市場(chǎng)份額也占到了420億美元。由此可見(jiàn)半導(dǎo)體晶圓的需求量甚大。而只是這兩方面市場(chǎng)就用到了FinFET與FD-SOI兩種技術(shù)。舉個(gè)例子來(lái)講，格羅方德的14FinFET主要是應(yīng)用在高端的手機(jī)客戶端、電腦圖像應(yīng)用，而22FDX主要是在一些移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用。那么這兩種技術(shù)最根本的差別在哪里？

FinFET結(jié)構(gòu)看起來(lái)像魚(yú)鰭，所以也被稱為鰭型結(jié)構(gòu)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是Gate三面環(huán)繞D、S兩極之間的溝道（通道），實(shí)際的溝道寬度急劇地變寬，溝道的導(dǎo)通電阻急劇地降低，流過(guò)電流的能力大大增強(qiáng);同時(shí)也極大地減少了漏電流的產(chǎn)生，這樣就可以和以前一樣繼續(xù)進(jìn)一步減小柵長(zhǎng)。

FD-SOI（全耗盡絕緣層上硅）技術(shù)仍然采用平面型晶體管，其硅薄膜可自然地限定源漏結(jié)深，同時(shí)限定了源漏結(jié)的耗盡區(qū)，從而可改善DIBL（漏致勢(shì)壘降低）等短溝道效應(yīng)，改善器件的亞閾特性，降低電路的靜態(tài)功耗。此外，F(xiàn)D-SOI晶體管無(wú)需溝道摻雜，可以避免RDF（隨機(jī)摻雜漲落）等效應(yīng)，從而保持穩(wěn)定的閾值電壓，同時(shí)還可以避免因摻雜而引起的遷移率退化。

體偏壓技術(shù)（body-bias）是FD-SOI技術(shù)所獨(dú)有的特點(diǎn)，也是讓該技術(shù)最受關(guān)注的特點(diǎn)。通過(guò)把硅做得極薄，讓它可以全部耗盡，所以不會(huì)再漏電流。如果再將氧化硅層做的非常薄，同時(shí)放入偏置裝置（bias），就可以調(diào)節(jié)控制這個(gè)晶體管。如果放入的是正偏壓，可以實(shí)現(xiàn)性能快速增強(qiáng);如果放入的是負(fù)偏壓，我們實(shí)際上可以關(guān)掉該裝置。讓它實(shí)現(xiàn)很低的漏電流，大概是1pA/micron的水平。

先進(jìn)邏輯工藝自28納米節(jié)點(diǎn)分野之后，F(xiàn)inFET與FD-SOI工藝的爭(zhēng)論就開(kāi)始出現(xiàn)。兩大工藝均家支持者，英特爾與臺(tái)積電是FinFET路線的堅(jiān)定支持者，二者目前均無(wú)發(fā)展FD-SOI工藝的計(jì)劃。

目前全球四大半導(dǎo)體代工廠中的兩家——三星及格羅方德——已經(jīng)宣布計(jì)劃量產(chǎn)并采用FD-SOI晶圓進(jìn)行多項(xiàng)試產(chǎn)也是FD-SOI工藝的堅(jiān)定支持者。全球有三家位于三大洲的公司能夠供應(yīng)FD-SOI晶圓，包括法國(guó)Soitec、日本信越半導(dǎo)體（SHE）、美國(guó)SunEdison。這三家公司均采用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SOI晶園制造技術(shù)。

法國(guó)Soitec已實(shí)現(xiàn)FD-SOI晶園的高良率成熟量產(chǎn)，其300mm晶圓廠能夠支持28nm、22nm及更為先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)上大規(guī)模采用FD-SOI技術(shù)。

Globalfoundries的成都新廠，發(fā)展22FDX技術(shù)。GF 22FDX市場(chǎng)主要針對(duì)于低端智能手機(jī)、無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛汽車、便攜式相機(jī)。與此同時(shí)，為了緊跟22FDX的腳步GF也會(huì)進(jìn)行12FDX的研發(fā)。12FDX晶圓將會(huì)比22FDX小35%，但是它的性能卻可以做到25%的更佳。12FDX、20FDX加之RF-SOI和SiGe技術(shù)的結(jié)合將會(huì)更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)計(jì)算的發(fā)展。

除了以上國(guó)外晶圓巨頭們發(fā)展FD-SOI技術(shù)，還有一些中國(guó)企業(yè)正默默地將半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展聚焦于FD-SOI制程：

上海新傲科技（Simgui）在2015年秋天開(kāi)始量產(chǎn)該公司首批8吋SOI晶圓片，采用法國(guó)業(yè)者Soitec的SmartCut制程技術(shù)。

中國(guó)的上海硅產(chǎn)業(yè)投資有限公司在去年收購(gòu)14.5%的Soitec股權(quán)。NSIG與中國(guó)的大基金有所不同，后者是一個(gè)在2016年初由大基金所成立的投資平臺(tái)，其任務(wù)是建立半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，聚焦于超越摩爾定律。

上海華力微電子的高層前往美國(guó)參加SEMI主辦之產(chǎn)業(yè)策略高峰會(huì)時(shí)，分享了一張投影片顯示FD-SOI是該公司投資額達(dá)59億美元之Fab2計(jì)劃的一部分。

不過(guò)SOI硅片一直無(wú)法壓低成本，目前8英寸的SOI硅片每片要300-400美元，而通常的硅片每片才30-40美元，相差十倍。因此估計(jì)SOI代工硅片價(jià)格應(yīng)該在每片1000美元左右，而中國(guó)的代工廠，8英寸硅片平均代工價(jià)格在每片約400美元。

目前中國(guó)的FD-SOI技術(shù)尚沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)階段，IC設(shè)計(jì)公司可能尚處在多任務(wù)硅片MPW的設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段。對(duì)于大陸SOI產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展需要政府部門(mén)牽頭，制定規(guī)劃，并引導(dǎo)與資金支持，目前階段不可能單靠單一廠家解決所有問(wèn)題。

中國(guó)設(shè)計(jì)公司能否參與到FD-SOI工藝發(fā)展中去，將是FD-SOI工藝能否成功的關(guān)鍵。目前國(guó)際客戶數(shù)量不夠，無(wú)法支撐FD-SOI工藝成熟，而中國(guó)半導(dǎo)體制造工藝原本就落后，如果從國(guó)家戰(zhàn)略層面推動(dòng)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司采用FD-SOI工藝，那么將是FD-SOI工藝的極大機(jī)遇。