為求低功耗、高能效及高性價(jià)比之元件，市場(chǎng)逐漸開(kāi)發(fā)出FD-SOI(完全空乏型硅絕緣層金氧半晶體管)結(jié)構(gòu)；而FD-SOI構(gòu)造主要以SOI晶圓為核心，透過(guò)傳統(tǒng)Si芯片制程方式，進(jìn)而以水平式晶體管架構(gòu)，取代線寬較大(16～12nm)之FinFET元件。
進(jìn)一步分析FD-SOI市占情形，在各廠商相繼投入開(kāi)發(fā)資源下，2018年整體元件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)160億美元，預(yù)估2019年整體市場(chǎng)可望達(dá)到270億美元(年增68.6%)，后續(xù)成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)也將逐年上揚(yáng)。
技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)，F(xiàn)D-SOI實(shí)現(xiàn)低功耗、高性價(jià)比之元件架構(gòu)
由于半導(dǎo)體發(fā)展趨勢(shì)，使得相同面積下試圖填入更多晶體管的想法逐漸受到重視，因此衍生出微縮整體尺寸的構(gòu)想，而閘極(Gate)尺寸將是微縮重點(diǎn)。以傳統(tǒng)Planar元件發(fā)展來(lái)看，其閘極線寬已微縮至極限，因而需改變?cè)Y(jié)構(gòu)才能因應(yīng)此要求，而立體構(gòu)造的FinFET(鰭式場(chǎng)效晶體管)元件就在此時(shí)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
FinFET名稱主要由于元件結(jié)構(gòu)以立體方式呈現(xiàn)，且其閘極構(gòu)造如同魚(yú)鰭一般，豎立于源極(Source)與汲極(Drain)間，作為控制元件的開(kāi)關(guān)。在這樣新穎結(jié)構(gòu)下，雖可符合微縮尺寸之需求，但最大問(wèn)題仍是閘極線寬必須在16nm以下(如12nm、10nm)，才能有效控制從源極到汲極間的電流開(kāi)關(guān)。
依現(xiàn)行元件發(fā)展情形，盡管已從傳統(tǒng)的Planar元件推升至FinFET結(jié)構(gòu)，閘極線寬仍存在一段難以使用上的尺寸區(qū)，還需有其他元件技術(shù)加以補(bǔ)足，而FD-SOI元件結(jié)構(gòu)剛好補(bǔ)上此缺口，實(shí)現(xiàn)低功耗、高性價(jià)比、制造周期短之元件架構(gòu)。
對(duì)于現(xiàn)行技術(shù)發(fā)展情形，依照所需元件尺寸及功能的不同，可區(qū)分為兩大陣營(yíng)：
精進(jìn)于微縮閘極線寬之FinFET制程技術(shù)開(kāi)發(fā)(如臺(tái)積電、Samsung等)，試圖增加晶體管數(shù)量，提升整體元件工作效率；
投入FD-SOI制程技術(shù)，嘗試開(kāi)發(fā)出低功耗、高性價(jià)比之功能性元件。盡管兩者之歷史脈絡(luò)有所不同、技術(shù)上各有千秋，但就元件技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)評(píng)估，兩者技術(shù)仍將持續(xù)發(fā)展及并存。
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各家大廠投入FD-SOI元件開(kāi)發(fā)，看好后續(xù)市場(chǎng)發(fā)展
FD-SOI元件技術(shù)主要源于一種水平式晶體管結(jié)構(gòu)，透過(guò)SOI晶圓(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結(jié)構(gòu))方式，將最上層Si層借由制程、設(shè)計(jì)以滿足所需功能，并作為元件導(dǎo)通層之用；而中間SiO2層，憑借于高阻值之材料特性，隔絕晶體管間不必要的寄生電容，提高元件工作效率，因此在這樣的制程條件下，F(xiàn)D-SOI可透過(guò)傳統(tǒng)Si芯片的機(jī)臺(tái)進(jìn)行加工，降低開(kāi)發(fā)所需的設(shè)備成本。
依現(xiàn)行終端產(chǎn)品應(yīng)用，F(xiàn)D-SOI元件技術(shù)將可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)IoT、車用元件與MEMS(微機(jī)電)元件等領(lǐng)域，目前已有Samsung、GlobalFoundries、STM等大廠相繼投入制程開(kāi)發(fā)上。
雖然這些產(chǎn)品大多可由28nm制程條件下進(jìn)行量產(chǎn)，但隨著技術(shù)進(jìn)步，憑借于閘極線寬逐漸微縮的趨勢(shì)帶動(dòng)下，將驅(qū)使制程條件朝向22nm、12nm目標(biāo)邁進(jìn)，甚至進(jìn)一步跨入10nm制程，從而在相同面積下產(chǎn)生更多元件，大幅提升整體元件效率。
觀察采用FD-SOI元件的發(fā)展現(xiàn)況，從2017年開(kāi)始，STM已收到Mobileye訂單需求，并運(yùn)用28nm制程制造ADAS芯片；NXP也于2017年起，積極投入i.MX處理器系列的開(kāi)發(fā)，并選擇Samsung FD-SOI之28nm制程技術(shù)為合作伙伴。
另外，GlobalFoundries于2018年取得新創(chuàng)公司Arbe Robotics訂單，其FD-SOI元件將使用先進(jìn)的22nm制程技術(shù)，目標(biāo)打造車用雷達(dá)芯片。由此可見(jiàn)，各家廠商在車用芯片領(lǐng)域，使用FD-SOI技術(shù)已成為一股風(fēng)潮，后續(xù)仍看好該技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展。