收購SOITEC引進SOI技術是撿漏or交學費? |鐵流觀點
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自紫光掀起收購海外半導體公司的狂瀾以來,中國資本接二連三出擊海外,其中既有收購星科金朋、OV和圖芯科技等成功案例,也有試圖收購美國西數、台灣矽品精密、飛利浦旗下子公司Lumileds,但最終因行政力量干涉而擱淺的失敗案例。
日前,上海矽產業投資有限公司計劃收購Soitec14.5%的股份。
那麼,收購Soitec意欲何為?是撿漏,還是購買落後技術?本次收購還會重蹈收購西數、矽品的覆轍嗎?
1收購Soitec意欲何為獲取半導體技術的執行者?上海矽產業投資有限公司註冊資本為人民幣20億元,預計到2016年底,資本將達到60億元,由「大基金」和上海嘉定工業區等機構共同出資成立,顯而易見,上海矽產業投資有限公司很有可能是中國資本收購海外半導體公司,獲取半導體技術的執行者。
Soitec是一家設計和生產創新性半導體材料的科技公司,擁有約3600項專利,其核心技術是FD-SOI(全耗盡型絕緣層上矽)技術——FD-SOI技術能實現更低的功耗、更高的性能和更低的成本,適用於市場上幾乎所有的智能設備。
在收購達成之後,中方的IC設計廠商能夠通過格羅方德和三星的代工廠來獲得使用FD-SOI技術,同時Soitec還承諾如果未來中國大規模採用了這個技術,需要多少晶圓都可以提供。
因此,上海矽產業投資有限公司收購Soitec14.5%的股份,很有可能是看中Soitec擁有的FD-SOI基板技術,並計劃將之運用於手機、物聯網、電子消費品、穿戴設備等方面,實現晶片成本、性能、能耗上的最佳平衡。
2FD-SOI並非落後技術還是有其可取之處的
也許有人說Finfet才是主流,購買FD-SOI是重金把國外淘汰的技術買回來當寶貝。
但「非主流」並不意味著該技術就一定落後,或該技術就一無是處。
其實,FD-SOI技術還是有其可取之處的。
雖然Finfet是目前主流技術,但這並不意味著FD-SOI就是落後的技術——Finfet和FD-SOI並不是兩天對立技術路線,Finfet其實是把電晶體做成3D結構,襯底還是傳統的矽襯底。
SOI
(Silicon-On-Insulator絕緣體上矽)是指絕緣層上的矽,是一種用於集成電路集成電路的供應商製造的新型原材料。
SOI技術作為一種全介質隔離技術,可以用來替代矽襯底。
FD-SOI就是在襯底上做文章,在電晶體相同的情況下,採用FD-SOI技術可以實現在相同功耗下性能提高30%左右,或者在相同性能下,功耗降低30%左右。
另外,SOI還具有了較高的跨導、降低的寄生電容、減弱的短溝效應、較為陡直的亞閾斜率,與體矽電路相比,SOI電路的抗輻照強度提高了100倍。
在高溫環境下,SOI器件性能明顯優於體矽器件。
雖然格羅方德、IBM、意法半導體雖然都有向Finfet技術轉向的意圖,但也依舊在發展FD-SO技術。
Finfet之所以成為主流技術,原因在於FD-SOI成本更高,而使用Finfet已經能滿足現在的使用需求,自然導致FD-SOI被業界嫌棄,加上Intel和台積電選擇了Finfet技術,對生態圈帶來了非常大的好處,很多IP和技術模塊都比較完備,這又反過來促使越來越多的廠商選擇Finfet。
在摩爾定律放緩的情況下,晶片製程的進步會相對於過去變慢,而人們對晶片的性能和功耗要求卻始終有增無減。
這樣一來,當Finfet技術和傳統的矽襯底無法在滿足需求的情況下,Finfet(電晶體)+FD-SOI(底襯)不失為一種選擇。
322nm FD-SOI有何優勢從技術上看
第一,22nmFD-SOI在理論上具有堪比FinFET的性能和功耗,而且成本上也比FinFET低。
按照摩爾定律,隨著晶片製程的提升,成本會逐漸降低,但是在晶片製程達到28nm以後,如果採用了FinFET工藝,單個電晶體的成本卻不降反升。
這就使原本因為成本偏高而不被重視的FD-SOI一個展露拳腳的機會——根據格羅方德公布的數據:
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22nm FD-SOI工藝功耗比28nmHKMG降低了70%;
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晶片面積比28nmBulk縮小了20%;
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光刻層比FinFET工藝減少接近50%;
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晶片成本比16/14nm低了20%。
如果格羅方德發布的數據屬實,那麼22nm FD-SOI擁有堪比FinFET的性能和功耗,但晶片的成本卻與28nm相當。
若是將製程提升到14nm,相對於28nm SOI的會有35%的性能提升,功耗也會降到原來的一半。
第二,22nm FD-SOI還身負正向體偏壓技術(FBB)。
該技術可以用軟體控制的體偏壓在功耗、性能和漏電功耗之間實現動態平衡。
以28nm HKMG做參照系,22nm FD-SOI在不用體偏壓技術的情況下,能實現性能提高40%而功耗不提高。
在用了體偏壓技術之後,性能將再提高30%。
因此,28nm HKMG到22nm
FD-SOI,雖然製程上的提升僅僅是一代,但實際性能提升相當於2代技術。
第三,22nm FD-SOI具有流片後調試方面的優勢。
如果產品需要高性能或者是低功耗,則可以在設計階段通過改變體偏壓實現。
而FD-SOI使晶片可以在流片後調試,這將有效減少報廢率,會帶來很大的成本優勢。
4FD-SOI頗具市場潛力在傳感器和射頻晶片方面
FD-SOI在傳感器、射頻晶片和物聯網方面頗具市場潛力
在傳感器方面
由於整合於手機中的相機模組一直維持著相當固定的尺寸規格(通常是10mmx10mmx6mm),不過在尺寸不變的同時,其性能與功能則持續顯著提升(從VGA單鏡頭到16Mp AF以及OIS
6鏡頭相機),這就造成影像品質和相機的尺寸的矛盾,而FD-SOI為CIS設計者提供了一個非常好的選擇,採用FD-SOI堆疊CIS恰恰能解決影像品質和相機的尺寸的矛盾——堆疊的方式讓晶片設計者能使CIS製程發展僅專注於像素性能,而且採用FD-SOI方式堆疊,還可節省空間,從而實現更小型的相機模組。
而這就是索尼和三星計劃量產CIS,並用使用FD-SOI晶圓製造ISP,以便與CIS共同實現晶片堆棧的原因。
在射頻晶片方面
RF-SOI技術更是能實現對GaAS技術的替代。
由於採用RF-SOI可以在CMOS之上實現設備的堆疊,並克服Johnson極限提高效率,RF-SOI可以達到高效與高功率,完全滿足LTE對射頻晶片性能的需求。
而且採用RF-SOI可以使同一張矽晶片上可以實現更多邏輯與控制的集成,這就避免了採用GaAS技術必須採用單獨晶片控制GaAS晶片的情況。
加上RF-SOI技術已經成熟,包括國內華虹宏力(HHGrace)掌握了0.18um
200mm的RF-SOI量產技術使其在成本上優於GaAS。
正是性能滿足需求,而且在成本、集成度上的優勢,RF-SOI已經在手機射頻晶片的斬獲80%-90%的市場份額,即便由GaAS壟斷的PA市場,將來也很可能會有RFSOI的一席之地。
5收購Soitec是否明智在技術上看是必爭之地
Soitec所掌握的SmartCut技術使其具備的生產全球最好的SOI矽片的技術實力,國際上其它SOI wafer供應商SunEdison(MEMC)和日本信越SEH也是得益於SOITEC的SmartCut技術授權,因此,在技術上Soitec毋庸置疑。
從技術演進的角度上講,由於現階段Intel和台積電在矽襯底上能夠做出滿足要求的晶片,所以依舊使用矽襯底。
但當製程演進的7nm時,由於該製程已經達到矽材料的極限,若要再進一步提升晶片性能,Intel和台積電就很可能要用SOI襯底來提升晶片性能。
屆時,掣肘SOI的生態圈問題將得到很大程度緩解,IP和技術模塊也將變得豐富。
SOI技術也將走下冷板凳。
中國本土企業收購Soitec,雖然在短期內可能僅僅局限於傳感器、射頻晶片和物聯網晶片等領域掘金,但從長遠來看,對於中國集成電路產業來說不失為明智之舉,畢竟Finfet(電晶體)+FD-SOI(底襯)顯然是優於Finfet(電晶體)+矽襯底。
聯想到2015年末,中芯國際宣布在北京開建了一條12英寸生產線,並于格羅方德合作,引進FD-SOI工藝平台。
本次上海矽產業投資有限公司計劃收購Soitec14.5%的股份很有可能是產業界計劃在SOI技術上發力,而法國自戴高樂以來特立獨行的外交政策,將使上海矽產業投資有限公司計劃收購Soitec因為行政力量的干涉而擱淺的風險降到最低,使中國企業能夠真正獲得有價值的技術。
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