瞄准超低功耗IoT GF拥抱FD-SOI制程
半导体晶圆代工公司格罗方德（globalfoundries）日前开发出支援4种技术制程的22nm fd-soi平台，以满足新一代物联网（iot）装置的超低功耗要求——这主要来自于该公司与意法半导体（stmicroelectronics）在 2012年所签署的一项授权协议。不过，那是在globalfoundries执行长sanjay jha于2014年初开始掌舵以前的事了。
对 于globalfoundries来说，一开始的计划是作为st 28nm fd-soi制程的授权代工厂。而当三星（samsung）同意接手这项代工业务后，globalfoundries开始投入自有的工程专业知识，研发基 于22nm节点的4种不同制程技术，瞄准仅次于目前最先进的14nm finfet制程所支援的应用。
sanjay jha曾经是摩托罗拉行动公司（motorola mobility）执行长——如今这家公司已经是google的一部份了——以及高通公司（qualcomm）营运长。最近，他接受欧洲版《ee times》记者专访，谈到了globalfoundries为什么选择在这个时候拥抱fd-soi。
“在28nm以后，摩尔定律 （moore‘s law）将面临诸多挑战，而业界则面临选择：鳍式场效电晶体（finfet）或全耗尽型绝缘上覆矽（fd-soi）。我们在美国的晶圆厂已经拥有14nm finfet，而在收购ibm microelectronics后，我们也即将取得7nm。finfet十分适合高成本、大量产且高性能的应用，但目前在iot与行动领域中有许多应用 都要求更低功耗。”
那么，globalfoundries为什么不早一点推出28nm fd-soi的产品组合？
jha指出：“22nm制程克服了在28nm遭遇到的一些挑战。电晶体的性能更好，尺寸微缩了20%，让我们得以弥补基板的成本增加。这意味着我们能以等同于28nm［另类fd-soi］的成本，提供更好的性能。”
soi晶片的成本较一般晶片更高，可能就是一般经常用于解释为什么英特尔与台积电（tsmc）对finfet情有独钟而不愿使用fd-soi途径的原因之一。
电晶体的动态控制
此外，globalfoundries还善加利用让fd-soi反向偏置以改变电晶体阈值电压与性能特色的可能性，甚至让客户动态调整使用这些特性。这并不是利用finfet结构所能轻易实现的。
jha指出的第二个原因是市场与客户需求不断变化。他说：“28nm在三年前还是相当先进的制程。当时我们并未看到对于28nm fd-soi的市场需求。如今需求的确浮现了，因此必须再进一步微缩制程，因为市场已经持续向前进展了。”
jha 指出，入门级与中阶手机应用都不需要最高性能，但对于电源效率仍十分敏感。同样地，许多iot应用只需要非常少的原始处理能力，但必须大幅降低功耗。“目 前的市场走势就是超低功耗。例如智慧手表通常每天都必须充电一次，但我们认为，透过globalfoundries的技术，可以使智慧手表的电池续航力提 高4倍。”
与欧洲关系密不可分
22nm fd-soi 制程将在globalfoundries位于德国德累斯顿（dresden）的晶圆厂投产——这项新消息也就是在此发布的。
jha表示，globalfoundries已经从德国萨克森州（state of saxony）获得了一些支持，同时也就这项技术‘谘询’德国政府。不过，欧盟（eu）并未因为globalfoundries采用fd-soi制程以及在欧洲投产提供任何鼓励方案。
globalfoundries位于德国德勒斯登的fab 1晶圆厂，是欧洲首屈一指的晶圆制造设施
globalfoundries德累斯顿晶圆厂资深副总裁兼总经理rutger wijburg表示，globalfoundries目前参与了欧盟委员会管理的一些计划，例如horizon 2020。同时，“我们也正计划扩大相关的活动。”
dresden晶圆厂的制造产能大约为一年60万至70万片。jha 说，“我们希望能够提高到每年100万片的产能。”wijburg明确表示，fd-soi和物联网正是维系dresden晶圆厂关系以及促进在欧洲半导体和电子产业动能的重要关键。
“dresden 晶圆厂以往都专注于pc上。现在，我们希望把重点放在有关欧洲产业的技术上。我们需要创新来保持进步，也需要能够振兴德国和欧洲产业的技术。我们相信在 globalfoundries、英飞凌（infineon）、恩智浦（nxp ）和意法半导体等公司之间有许多的共同点。”
虽然 finfet制程能够满足摩尔定律的先进领域，而fd-soi的特性更适合超越摩尔定律（more-than-moore）的应用，但jha明确表示，如 今超越摩尔定律应该被视为主流，而不再只是一种利基，“大众市场正处于28nm/22nm制程节点，而事实上，最先进的纯数位才真的是利基应用。”
然而，高成本的先进制程，才是专为资料中心或高运算负载应用最佳化的真正利基制程，不过这一利基市场每年都累积有数亿个单位的量。的确，以往驱动半导体成长的市场——如pc与智慧型手机，如今看来已欲振乏力了。jha强调，下一波的成长动力将会是物联网。
globalfoundries的未来发展蓝图在于进一步发展更小制程几何的fd-soi平台，不过，jha并未对此透露太多细节，只说“我们确实建立了发展蓝图，因为在连网装置中将会需要更多的运算能力，而其中将存在一个让我们感到振奋的甜蜜点。”
同样地，jha并未透露已经与globalfoundries签约使用其22nm 22fdx平台的客户名称与数目。不过，由于设计工具才刚到位，现在开始投产的客户预计最快也要到18个月后才可能看到商用晶片。但jha自信地表示，“我们非常满意至今所取得的动能。”
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“在28nm以后，摩尔定律 （moore‘s law）将面临诸多挑战，而业界则面临选择：鳍式场效电晶体（finfet）或全耗尽型绝缘上覆矽（fd-soi）。我们在美国的晶圆厂已经拥有14nm finfet，而在收购ibm microelectronics后，我们也即将取得7nm。finfet十分适合高成本、大量产且高性能的应用，但目前在iot与行动领域中有许多应用 都要求更低功耗。”
那么，globalfoundries为什么不早一点推出28nm fd-soi的产品组合？
jha指出：“22nm制程克服了在28nm遭遇到的一些挑战。电晶体的性能更好，尺寸微缩了20%，让我们得以弥补基板的成本增加。这意味着我们能以等同于28nm［另类fd-soi］的成本，提供更好的性能。”
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jha 指出，入门级与中阶手机应用都不需要最高性能，但对于电源效率仍十分敏感。同样地，许多iot应用只需要非常少的原始处理能力，但必须大幅降低功耗。“目 前的市场走势就是超低功耗。例如智慧手表通常每天都必须充电一次，但我们认为，透过globalfoundries的技术，可以使智慧手表的电池续航力提 高4倍。”
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