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專家觀點:28奈米FD-SOI製程將帶來大商機

上網時間: 2014年05月21日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:28奈米  意法  三星  FD-SOI  成本 

晶圓代工廠與無晶圓廠設計業者們已經成功地量產 28奈米高介電金屬閘極(High-K Metal Gate,HKMG)製程,此外無論是採用閘極後製(gate-last)或閘極優先(gate-first)技術,都能產出高良率以及具可靠度的產品。

英特爾(Intel)已經量產其22奈米三閘電晶體(Tri-Gate)產品,該製程不需要雙重圖形(double patterning);該公司的第二代22奈米Haswell處理器也證明了其高性能與更長的電池續航力。下一個半導體邏輯製程技術是20奈米 HKMG 製程,台積電(TSMC)預測20奈米製程營收將佔據其 2014年總營收(估計為22億至23億美元)的10%。

以每月6萬片晶圓(WPM)的產能來計算,台積電20奈米製程晶圓的平均價格估計在2014年第四季達到6,000美元,與28奈米晶圓平均價格(約4,500~5,000美元)相較是很大的增加;如果台積電對20奈米製程的預測準確,該公司在整體20奈米製程代工市場上的佔有率,將會在 2014年第四季達到95%。

不過對應用處理器與數據機晶片等對低漏電需求殷切的產品來說,控制製程的漏電與提升良率是一大挑戰,如果20奈米製程不能在成本增加的同時提供比28奈米節點更好的低漏電性能,28奈米全空乏絕緣上覆矽(FD-SOI)製程是一個替代方案。28奈米FD-SOI製程的晶圓成本與28奈米塊狀CMOS (bulk CMOS)製程相當,但性能則比20奈米塊狀CMOS高15%。

因此擁有龐大28奈米FD-SOI製程產能、可支援低漏電產品生產的三星電子(Samsung Electronics)取得了優勢商機;益華電腦(Cadence Design Systems)、新思(Synopsys)與明導國際(Mentor Graphics)等EDA供應商也都支援FD-SOI製程生態系統,由28奈米塊狀HKMG製程轉移至FD-SOI製程應該不需付出昂貴代價。

包括英特爾、台積電與Globalfoundries都試圖將 3D電晶體架構推向量產;英特爾已經在 2013年第四季量產14奈米三閘電晶體,但良率提升速度緩慢。有不少無晶圓廠IC設計業者將在 2014年第三季投片16/14奈米FinFET設計,量產時程則預定在2015年第二或第三季。

半導體產業已經投資數百億美元,期望在未來的12至18個月之內量產FinFET製程,其接下來的發展會是如何?此外下一代的FD-SOI 製程──意法半導體(ST)稱之為14奈米製程──會是手機應用處理器的更佳選擇嗎?什麼會是該製程大量生產的主要推手?

一旦達到量產,16/14奈米FinFET晶圓的生產成本約為4,000美元,毛利率約45%,銷售價格則為7,270美元;FinFET成功關鍵在於初始設計能否達到系統性與參數性的高良率,但根據眾多變數考量,能有這種表現的可能性非常低。FinFET製程會實現量產,但還需要經過一段學習過程,以及眾多設計案的互動經驗累積。

在這種情況下,三星採用了FD-SOI製程技術並準備好製程微縮是明智的抉擇;如果其14奈米FinFET製程如預期量產,三星的競爭力將非常強大,但如果量產時程延宕,該公司還有另外一個替代方案。

要擁有不同的技術選項,成本的增加是必然的。月產4萬片晶圓的14奈米FinFET 製程成本約為68億美元,如果其量產時程延宕,另作妥善準備是明智的;此外,16/14奈米、10奈米與7奈米製程環境可帶來的報償會非常可觀,電子產業對半導體元件的需求將持續擴展。

在智慧型手機領域,將根據地轉移至中國並能因應中國市場的積極定價策略也是很重要的,而FD-SOI能達成這樣的目標;採用FD-SOI製程很可能催生具成本競爭力、低功耗的大量生產行動裝置平台。雖然失敗的代價是數十億美元,但花幾億美元來投資一個具吸引力的技術選項,可以取得不錯的利潤回收。

對三星來說,很需要積極推動多個世代的FD-SOI技術,同時繼續發展其14奈米與10奈米製程藍圖。三星的文化就是什麼都要贏(目標在2018至2019年達到40億美元營收),而FD-SOI技術再加上14奈米FinFET製程,將會是該公司在行動平台戰爭中的致勝關鍵。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: 28nm FD-SOI: Samsung & ST's Major Opportunity,by Handel Jones;本文作者為International Business Strategies執行長)





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