摩尔定律放缓后，FinFET和FD-SOI这两种新技术成功对其实现了延续。前者适合用在高性能、高集成度领域；后者虽然起步较晚，但在IoT、5G、AI和ADAS/自动驾驶等爆发的当下，在成本和性能方面显现出优势，有望为中小企业带来契机。
然而，FD-SOI技术问世至今已有十多年了，为何迟迟“不见起色”？日前，在第六届FD-SOI论坛上，SOI产业联盟集结整个FD-SOI生态链上下游的领导厂商，探讨了FD-SOI技术的最新进展以及尚存的短板，EDN小编也从中了解到了个中原因。
会议开始，中国科学院院士、中国科学院上海微系统与信息技术研究所所长王曦致辞道，在5G和IoT的推动下，FD-SOI迎来新的发展趋势。
中国半导体增长率达20%，今年年底会达到4.68亿的体量。跟其他细分领域一样，中央政府在半导体领域的关注也产生了活跃的SOI增长，对设计服务是非常好的发展环境。很多公司都在加速它们的发展。
中国是人工智能的领导者，这为SOI的发展也带来大好契机。SOI联盟是FD-SOI和RF-SOI的推手，我们在同样的命运之船上。
成都市人民政府副市长范毅则表示，SOI技术在物联网、5G、汽车电子、人工智能等方面有广泛应用，在产业的共同努力下前景光明。成都市成为SOI的见证者和参与者。感谢业界对成都市的发展的帮助，包括芯原、格芯等，都对成都有很大帮助。成都欢迎更多的SOI企业到成都发展。
人工智能是实现自动驾驶汽车的一个关键。未来在IoT、自动驾驶、AI等领域，FD-SOI充满大好机遇。
从蒸汽机、流水线、计算机到网络通信，人类经历了四次工业革命。第四次工业革命当中的IoT，需要使用更高效的解决方案——智能手表等主流IoT技术要求做到极低的功耗以及成本。
IoT设备通常采用单芯片解决方案，将包括数据处理、内存、连接等在内的各种IP集成到其中，而采用FD-SOI技术，将逻辑、eMRAM和RF集成，可以提供很好的支持，三星电子高级副总裁Gitae Jeong谈道。
从发展线路图来看，三星Foundry技术现已从28LPP+eFlash+RF、28FDS+eFlash+RF拓展到18FDS。18FDS相比28FDS，速度提升20%，面积减少35%。预计到2020年，将推出+RF/eMRAM的技术。
Gitae Jeong强调了三星的SAFE（Samsung Advanced Foundry Ecosystem）生态系统。目前三星可直接支持28FDS的基础库，而通过与IP、EDA、设计服务厂商等合作，三星的生态系统变得更加安全强大，拥有众多经市场验证的第三方IP供应商，ARM现可提供18FDS基础库。
28FDS目前已达到95%的良率。现有5款产品量产，有16款产品在2018年流片。eMRAM现已ready。
对于毫米波产品而言，FD-SOI具有很好的高频特性，可降低功耗和衬底损耗，可覆盖28GHz、38GHz、70~85GHz等多个频段产品，精确建模已达到110GHz。目前首款5G毫米波蜂窝RF产品（28GHz RF收发器）已在28FDS上验证。
而基于铜后道工艺的嵌入式MRAM仅需要增加3个掩膜层，相比eFlash具有更好的读写速度（写速度仅为1/1000，读写均为25ns）和耐久性。在-40~105℃内稳定良率达到95%，目前已确认封装级可靠性容量已达8Mb。
28FDS客户成功案例
在某客户的SoC中，其在使用28FDS后，相比其前一代40nm产品，射频功耗下降了76%，处理器功耗下降了65%。
三方联合开发案例
在过去两年，NXP、Cadence和三星Foundry厂合作tape-out了多款芯片。其中，NXP提供i.MX产品线（定义），Cadence提供EDA数字和定制工具、DIP和Tensilica HiFi 4 DSP，三星提供28FDSOI工艺。“因为衬底的问题，以及晶圆的高一致性要求，SOI生产非常困难。多亏技术进步，而使我们可以迅速量产。”
此外，对于模拟设计，在关键参数方面，FD-SOI相比体硅工艺能够实现更高的增益、更小的1/f噪声和晶体管失配。比如音频codec设计，28FDS可提供各种设计选择，单芯片解决方案即可集成音频codec和连接在内的各种功能。
18FDSOI已掌握在三星手中，开发策略是将成熟的28FDSOI与相同的14nm后道工艺结合，进而与RF和eMRAM结合而应用到未来的MCU/IoT应用。
总结：
日前，格罗方德（GlobalFoundries）宣布将无限期暂停7nm LP工艺的开发，以便将资源转移到更加专业的14nm和12nm FinFET节点和的持续开发，未来的重点则是在22DFX和12FDX工艺上。在这次的FD-SOI论坛上，格罗方德德累斯顿SVP兼总经理Thomas Morgenstern博士对后者也给出了详细解读。
他指出，FDX是面向IoT和AI/机器学习（ML）的理想平台，对于IoT来说可支持ARM、RISC-V处理器而用于实现NB-IoT和AI-ML功能；可支持＜6GHz的无线连接（BLE/15.4、WiFi、Zigbee）、蜂窝通信（3G、4G LTE、5G）；在汽车电子方面，则包括ADAS/视觉、信息娱乐、车身电子MCU和雷达等。
FDX拥有低动态功耗和低漏电的优势，例如逻辑功耗较40nm低80%，工作电压低至0.4V；内存待机功耗为1pA/cell，保持电压低至0.28V；适用于高性能RF/LDMOS、毫米波、模拟应用（＞400GHz）；体偏置技术可实现更好的电源管理；eMRAM可实现非易失性存储。
他表示，在模拟/RF方面，FDX较之FinFET在性能和掩膜数量方面均具有优势，例如12FDX性能接近于7nm FinFET工艺，掩膜数量较10LPP少40%。
在5G/毫米波方面，22FDX可节省至少50%功耗（毫米波），并实现最高的Ft/Fmax，对于5G和77GHz雷达则可实现最低功耗。12FDX则可用于边缘节点AI、AR/VR、5G和ADAS等领域。
22FDX于今年第一季度已获得汽车级认证，目前（第三季度）正在进行原型设计和汽车生产流片。在汽车电子领域，FDX可覆盖自动巡航控制、紧急制动、行人检测、避免碰撞、停车辅助、ADAS处理器、摄像头、短距雷达等多种应用。
Morgenstern博士给出了客户选用FD-SOI的主要原因。他指出，GF的技术发展策略响应市场需求。FD-SOI目前的IP提供也变得更加丰富和成熟，与FinFET技术形成互补。
总结：
市场研究机构IBS（International Business Stragegies）CEO Handel Jones带来的议题是“FinFET与FD-SOI的市场与成本分析”。
指出，AI将成为半导体产业未来10年增长的关键推动力。AI将改变许多产业，例如自动驾驶和运输、3摄像头智能手机的图像增强、智能手机的AR应用（包括飞行时间支持）、数据中心搜索引擎、面向游戏的VR平台。虽然智能手机销量在2018年有所下降，但其中的半导体器件数量却在增加。
集成电路包括三种主要技术：FinFET、金属栅（HKMG）体硅CMOS和FD-SOI。FinFET主要面向数字技术，HKMG体硅CMOS的极限在22nm，而FD-SOI的极限可能到12nm甚至10nm。
包含105亿个晶体管的芯片（7nm Plus、100mm2）的总设计成本可能要5亿美元。对于数字设计来说，FinFET仍会有持续的强劲需求。从台积电数据上看，7nm工艺将占今年第4季度的收入的25%，即280亿美元。
FD SOI的成本优势非常明显。22nm FD SOI的栅极成本与28nm HKMG体硅CMOS相当。12nm FD SOI的栅极成本会比FinFET低：比16nm FinFET低22.4%，比10nm FinFET低23.4%，比7nm FinFET低27%。其主要原因是其掩膜次数较少，可以补偿高衬底成本支出。目前FD SOI的重点在28/22nm，但roadmap去到18nm和12nm。
综上，FinFET将会持续增长，台积电和三星是≤10nm的两个市场玩家，而英特尔未来有望加入进去。
FD SOI发挥长处的一个应用案例是ISP。每个图像传感器都需要ISP。与22nm HKMG体硅CMOS和16nm FinFET相比，FD SOI可以提供更好的模拟功能（ADC）、低噪声、低功耗；由于掩膜次数较少，也可以提供与22nm体硅CMOS相当的单位面积成本。对于ISP来说，FinFET每单位面积成本到≤16nm后太高，不可取。
对于中国来说，中国现在已从跟随者的角色转变成领导者，在5G、电动汽车、自动驾驶、OLED等领域发展强劲。中国也在创建SMIC、华力、华虹、CSMC等晶圆厂对FinFET和体硅CMOS提供支持。对FD SOI来说，中国构建大型晶圆厂也很重要，短期内则主要由格罗方德和三星提供。
总结：
Blink公司副总裁Yantao Jia介绍说，Blink于2009年4月成立（Immedia Semiconductor），2010年融资2100万，三款芯片流片，但因性能不突出，销量很惨。到2014年夏天时，账面资金仅剩1美元，几乎破产。
后来，该公司基于28FD-SOI的室内摄像头和室外摄像头相继问世，销量实现了大幅增长。Blink缘何实现逆转？原因在FD-SOI的低功耗和高集成能力。使用FD-SOI工艺后，Blink新的摄像头用两节AA（5号）锂电池即可使用两年。同时，性能不打折扣，Blink支持高清视频（Blink XT支持1080p HD），系统售价仅为99美元。
从2016年，Blink摄像头销量达到300万个，实现了4倍的年复合增长率。2017年亚马逊收购了该公司（Blink有80%产品通过亚马逊线上直接销售）。在客户满意度方面，有85%的客人最开始会购买2个以上的摄像头产品，回头客达到25%。
Yantao Jia透露该公司正在研发基于FD-SOI的AI芯片。Blink摄像头有望成为亚马逊继智能音箱后的第二款爆品！
云天励飞搭建了一套虚拟级的“天眼”，实现了全球的视频监控，秒级的人脸定位。云天“深目”这套全球最大的动态人像识别系统，协助深圳公安破获了6000多起各类案例，包括解救被拐儿童、一网打尽自行车盗窃，以及行人闯红灯抓拍取证系统。
云天励飞CEO陈宁介绍说，这套系统的背后是一系列基于深度学习的芯片。云天励飞的路线是去搭建一个城市级的视觉大脑工程，这套端到云的架构通过在前端（即摄像头内）放置一系列的边缘计算视觉芯片，将海量信息进行结构化，再将这些结构化的信息送到云端进行大数据的分析，所以才能够做到在70亿张人脸当中快速查询和定位。云天励飞在8月16日和格罗方德合作流片的最新的终端视觉芯片就是采用22nm FD-SOI工艺。
另外，Attopsemi Technology公司的董事长Shine Chung还介绍了面向FD-SOI的I-Fuse技术，可实现超高可靠性与超低功耗的OTP（一次性可编程存储器）。
目前OTP均采用NVM（非易失存储器），利用包括Break fuse、Rupture oxide或者trap charges技术改变浮置栅，但其可靠性相比较逻辑器件低10到100倍。
目前，主要应用都是基于熔丝的OTP方案，其中eFuse技术最为常见。Attopsemi的I-Fuse技术相比eFuse具有更可靠的物理特性，不需要更多工程学知识即可保证熔丝有效可靠，真正实现了零缺陷。同时操作电压更低、功耗更低，所以可有效避免热损耗。
同时，采用FD-SOI可实现RF集成，获得低功耗、高线性度、低寄生电容、FBB/RBB等优势，以及小尺寸。基于22nm FD-SOI的64x1 I-Fuse OTP可在0.4V下工作，电流仅有1μA。目前只有这种OTP才能实现这样低的功耗。
另外，对于10/7nm以下工艺，MOS电压不能无限缩小，因此不能使用反熔丝技术，而FD-SOI技术具有更低击穿电压，因此可以继续使用反熔丝技术。
Blink基于三星28nm FDSOI工艺的电池供电型安防摄像头SoC的背后，另一大功臣是芯原。这款用2节5号电池即可工作3年的产品，芯原为其提供了交钥匙的服务，包括MIPI D-PHY/USB PHY/CODEC，以及实现小型化的SiP封装设计。基于28nm FDSOI的这款产品相较体硅28nm降低了55%的功耗。
芯原控股有限公司创始人、董事长兼总裁戴伟民博士介绍说，芯原推出了硅平台即服务（SiPaaS）的理念，针对三星FDS28工艺推出了Dual Role USB2.0 PHY、MIPI DPHY、USB3.0 PHY、混合信号IP，并针对GF 22FDX（FD-SOI）提供了单芯片NB-IoT RF+BB等解决方案。
他指出，HKMG体硅工艺在28nm以后，每栅极成本大幅增加，为摩尔定律带来压力，而FDSOI形成很好地补充。
若将BOX（埋氧层）调整到TOX（热氧层），FinFET和FD-SOI只是旋转90°的关系。他认为在物联网时代，本土IC厂商机会很大，通过FD-SOI工艺可以获得成本和性能的竞争优势。FD-SOI可以集成RF器件，又有低功耗优势。利用这个工艺可以实现完整的物联网方案。大家不一定都要去采用FinFET工艺，可以两条腿走路。
会后，戴博士和EDN等几个媒体私下交流的时候也表示，从三星和格罗方德的动作来看，FD-SOI工艺的发展非常好，不存在技术问题（已从22nm快速切换到18nm），关键还是IP短缺问题。从某种意义上讲，12nm（FD-SOI）就可以做和10和7nm（体硅）差不多的事情，成本又是40nm的成本，而且又是平面工艺。这么好的东西没有理由不做。
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