英飛凌用體硅工藝製造出來的晶體管和晶體管邏輯器件在集成能力上是最好的,與砷化鎵和氮化鎵相比,這套工藝不需要額外的氧化層,也不需要不同的材料作爲晶圓加工的一部分,這意味着生產成本可以控制在非常低的水平,而且也能實現電路板板上空間受限的設計,這是一種製造成本低、性能較高和具備不錯低功耗性能的成熟技術。
現階段來說中晶微掌握得最好的工藝技術是FinFET工藝,在傳統的金屬氧化物半導體結構晶體管和晶體管邏輯器件上的工藝還是欠缺些,這方面萬國商業機器公司和英特爾德州儀器這樣的傳統晶圓大廠在這方面有着大量的技術專利,形成了無比堅固的專利壁壘。
而且這些公司這麼多年來不斷地在傳統的架構上進行改良,其中就包括利用高K電介質減少漏電,再一個就是利用了應變硅技術,還有利用金屬柵極應對多元消耗的技術。
英特爾這方面技術是做得最好的,現在已經是開始將高K電介質和金屬柵極技術引入了自己45納米工藝製程節點。
譚雲鬆帶領的技術團隊在加入中晶微後主攻的方向是FinFET和SOI這兩種工藝,因爲這兩種工藝都是新結構,受國外的技術限制少,但也不意味着公司就沒有在傳統的金屬氧化物半導體結構工藝上下功夫。
不過國內在這方面欠賬很多,這需要耗費大量的精力,只能是通過招募這方面的技術人員過來培養技術團隊。
中晶微在FinFET工藝的基礎上也是提出了SOI結構工藝,這兩種結構的主要結構都是薄體,因此柵極電容更接近整個通道,本體很薄,大約在10納米以下,所以沒有離柵極很遠的泄漏路徑,柵極可有效控制泄漏。
現在公司FinFET結構工藝可以在體硅或SOI晶片上實現,提供了超過體硅金屬氧化物半導體結構的許多優點,給定晶體管佔空比的更高的驅動電流,更高的速度,更低的泄漏,更低的功耗,無隨機的摻雜劑波動,因此晶體管的移動性和尺寸更好,但是工藝成本上還是比金屬氧化物半導體結構工藝的芯片成本要高。
而絕緣體上硅,也就是SOI結構工藝和傳統金屬氧化物半導體結構的主要區別在於:SOI器件具有掩埋氧化層,其將基體與襯底隔離,也就是晶圓片的不同,SOI晶圓片的硬度比體硅的要高很多,而且它非常難以控制整個晶圓上的錫硅膜,而且要要用到特別精密的專用設備將晶片減薄到100納米以下,可見起徵點難度。
相比較而言,FinFET工藝缺點之一是其複雜的製造工藝,而SOI工藝的絆腳石就是SOI晶圓片的生產供應,SOI晶圓成本能佔到佔總工藝成本的10%左右。
這兩種工藝用來生產利潤很高的芯片還是可以的,但是絕大多數的芯片成本就是要控制在一個很低的水平纔有競爭力。
之前中晶微收購了特許半導體的晶圓廠是得到了一批傳統金屬氧化物半導體結構工藝的技術人員,但是很多的工藝都是要得到西方公司的生產工藝授權,技術源頭還是來自於鷹醬國內的這些公司。
雖然這些年中晶微在金屬氧化物半導體結構工藝上也是取得了一些技術專利,但是比起英特爾和萬國商業機器公司來說還是跟在他們面追趕。
SOI和FinFET結構其實英特爾和萬國商業機器公司都是有在研究,憑着他們龐大的研發人員進行技術攻關在這些方面都是追得非常緊。
SOI工藝與金屬氧化物半導體工藝相比較的話,在28納米節點,SOI晶圓有一定的優勢,但是到了20納米和14納米,SOI的優勢就很明顯了,SOI晶圓的成本低於金屬氧化物半導體的,更遠低於FinFET的晶圓成本。
楊傑清楚地知道只有高端計算機或者服務所用的高性能處理器能承受FinFET的高成本,從半導體產業發展來看,智能手機是重要的推動力量,不過智能手機處理器要承受價格和功耗的壓力。
作爲現階段智能手機的巨頭公司,華興集團公司選擇發展SOI工藝自然是非常現實的選擇,現在華興集團公司自己已經能夠開始生產絕緣體上硅晶圓片,但是SOI工藝和金屬氧化物半導體的工藝是相似的,到最後華興集團公司還是要補上自己的技術短板。
英飛凌在金屬氧化物半導體結構設計開發上是很拿手的,而且這些技術移植到SOI難度並不大。
前世的時候,意法半導體依託SOI工藝在28納米節點實現了主頻高達3G赫茲的雙核A9處理器,在手機實際應用中,其功耗比主頻1.4GH中的四核A9處理器還低,有力地展示了SOI工藝的優勢。
這種SOI工藝可以將工作電壓降低至大約0.6V,而相比之下金屬氧化物半導體工藝的最小極限值一般在0.9V左右,使用SOI的後向偏置技術可以提供更寬動態範圍的性能,因此特別適合移動和消費級多媒體應用。
作爲重生的頂尖集成電路科學家,楊傑對每一種的一種工藝技術都是瞭解其未來可擴展性,至少從14納米到7納米,SOI可以發展出三代工藝技術。
實際上,SOI工藝更易實現高性能存儲設計,在處理器的開發上,SOI的嵌入式存儲解決方案不但獲得了容量的提升,更在性能上大幅提升。
SOI與FinFET可謂殊途同歸,所以兩種工藝並非完全對立的技術,SOI工藝也是可以從2D發展到3D,即發展爲SOIFinFET工藝。
現在國內已經基於FinFET結構工藝發展出了一個生態系統,已經形成了工藝研究、晶圓、IP、代工廠、集成電路設計服務公司、集成電路設計公司的產業鏈。
楊傑也是希望在這個基礎上再次能夠圍繞SOI結構工藝建立一個生態系統。
現在華興集團公司已經掌握了SOI晶圓的製備技術,現在已經在實驗生產線上開始導入SOI工藝來試製採用SOI材料的處理器,不過龍芯半導體公司在SOI結構工藝的IP設計上經驗不夠,進度還是比較緩慢,不過公司還是在堅持自主研發。
工藝是基礎、設計是龍頭,設計必須與工藝緊密結合,國內缺乏在金屬氧化物半導體結構工藝上的技術團隊不是一朝一夕就能實現的。
SOI在射頻領域領域的應用潛力非常大,這方面英飛凌旗下的無線技術部門和英飛凌旗下的晶圓廠是比較拿手的,在考察英飛凌無線技術部門的時候楊傑也是深有體會的。
還真是瞌睡來了有人送枕頭呀!
楊傑心中也是竊喜不已,此時他已經是下定了決心要將這支技術團隊給買下來,不過這份心思他卻是絲毫沒有泄露出來。