大爆發的中國12寸晶圓廠 原來是這樣布局的……

根據國際半導體協會預測顯示，2016至2017年間，綜合8寸、12寸廠來看，確定新建的晶圓廠就有19座，其中大陸就占了10座。

另有分析報告顯示，全球晶圓產能到2020年都將延續以12寸晶圓稱霸的態勢。

在這些晶圓廠中，大多數12寸廠將繼續僅限於生產大量、商品類型的元件，例如DRAM與快閃記憶體、影像感測器、電源管理元件，還有IC尺寸較大、複雜的邏輯與微處理器。

而有的晶圓代工廠會結合不同來源的訂單來填滿12寸晶圓廠產能。

讓我們再將目光拉回到我國，現在我國國內現存主流晶圓廠共有22座，其中8英寸廠13座，12英寸廠9座，正在興建中的晶圓廠也超過10座，包括3座8英寸廠和10座12英寸廠。

更是伴隨著「中國製造」的影響持續擴散，全球半導體大廠均擴大在中國布局，擴大晶圓廠的建設生產。

饕餮級食客都是誰？

英特爾、三星與SK海力士大廠早已在大陸插旗，並將主力放在存儲器產業，特別的是英特爾大連12寸晶圓廠在2010年完工。

當時，廠房規劃用以生產65納米製程CPU，但在產能利用率低落下，2015年10月英特爾宣布與大連市政府合作，投資55億美元轉型生產3D-NAND Flash並在今年7月底重新宣告投產。

大陸本土廠商現有12寸廠的為中芯國際與華力微，兩者分別在上海都有廠房，中芯在北京還有B1、B2兩座晶圓廠，其中B2廠製程已至28納米。

格羅方德則攜手成都建立全新的合資晶圓製造廠，合作雙方計劃建設12英寸晶圓廠，制定了雙路線發展戰略——在14納米和7納米的研發投資之外，還啟動了FD-SOI的路線圖來滿足市場要求。

不僅配合中國半導體市場的強勁增長趨勢，同時也將促進全球客戶對 22FDX 先進工藝的額外需求。

而稱大陸最先進位程晶圓廠的中芯，也發布了動土消息，將在上海興建新晶圓廠，初期就瞄準14納米製程，且產能規劃涵蓋10/7納米，估計2017年底完工、2018年正式投產，被視為挑戰即將來大陸發展的的晶圓代工龍頭台積電。

台積電正式在今年中宣布到大陸南京獨資建12寸晶圓廠，並在7月舉行動土，廠房預計2018年完工，也宣告16納米屆時將在陸量產。

在台積電之前，聯電2014年早已透過與廈門市政府合資方式，成立廈門聯芯率先搶灘大陸在廈門建廠，廠房預計將在今年底就能完工，而完工將近，聯電也開啟了另一項與大陸官方的合作計劃，宣布與福建晉華集成電路籤署技術合作協定，協助晉華集成開發DRAM相關製程技術，在泉州市建立12寸晶圓廠，從事利基型DRAM代工，早在台積電之前，走「聯電模式」在大陸建廠的還有力晶，力晶與合肥市政府合作，成立晶合集成在當地打造12寸晶圓廠，從事最高90納米麵板驅動代工服務。

長江存儲將以武漢新芯現有的12英寸先進集成電路技術研發與生產製造能力為基礎，繼續拓展武漢新芯目前的物聯網業務布局，並著力發展大規模存儲器。

士蘭集成作為國內第一條民營8寸線落戶杭州下沙，淮安德科瑪則是圖像傳感器晶片項目，將填補我國自主產權CIS的空白。

FinFET與FD-SOI陣營都是怎麼站隊的？

隨著現代科技的不斷發展，半導體產業已經逐漸成為一個國家綜合實力的重要標誌，晶片產業每1 美元的產值能夠帶動100 美元的GDP。

其中晶圓製造作為半導體產業鏈中的重中之重，占全球整個半導體市場比重達58.21%，因此晶片製造環節是制約或推動半導體產業發展的重要因素。

FinFET與FD-SOI兩種技術在不斷搶奪半導體市場。

就未來汽車市場以及IOT市場來說，只是汽車半導體就有410億美元的市場，IOT方面與半導體相關市場份額也占到了420億美元。

由此可見半導體晶圓的需求量甚大。

而只是這兩方面市場就用到了FinFET與FD-SOI兩種技術。

舉個例子來講，格羅方德的14FinFET主要是應用在高端的手機客戶端、電腦圖像應用，而22FDX主要是在一些移動設備的應用。

那麼這兩種技術最根本的差別在哪裡？

FinFET結構看起來像魚鰭，所以也被稱為鰭型結構，其最大的優點是Gate三面環繞D、S兩極之間的溝道(通道)，實際的溝道寬度急劇地變寬，溝道的導通電阻急劇地降低，流過電流的能力大大增強;同時也極大地減少了漏電流的產生，這樣就可以和以前一樣繼續進一步減小柵長。

FD-SOI(全耗盡絕緣層上矽)技術仍然採用平面型電晶體，其矽薄膜可自然地限定源漏結深，同時限定了源漏結的耗盡區，從而可改善DIBL(漏致勢壘降低)等短溝道效應，改善器件的亞閾特性，降低電路的靜態功耗。

此外，FD-SOI電晶體無需溝道摻雜，可以避免RDF(隨機摻雜漲落)等效應，從而保持穩定的閾值電壓，同時還可以避免因摻雜而引起的遷移率退化。

體偏壓技術(body-bias)是FD-SOI技術所獨有的特點，也是讓該技術最受關注的特點。

通過把矽做得極薄，讓它可以全部耗盡，所以不會再漏電流。

如果再將氧化矽層做的非常薄，同時放入偏置裝置(bias)，就可以調節控制這個電晶體。

如果放入的是正偏壓，可以實現性能快速增強;如果放入的是負偏壓，我們實際上可以關掉該裝置。

讓它實現很低的漏電流，大概是1pA/micron的水平。

先進邏輯工藝自28納米節點分野之後，FinFET與FD-SOI工藝的爭論就開始出現。

兩大工藝均家支持者，英特爾與台積電是FinFET路線的堅定支持者，二者目前均無發展FD-SOI工藝的計劃。

目前全球四大半導體代工廠中的兩家——三星及格羅方德——已經宣布計劃量產並採用FD-SOI晶圓進行多項試產也是FD-SOI工藝的堅定支持者。

全球有三家位於三大洲的公司能夠供應FD-SOI晶圓，包括法國Soitec、日本信越半導體（SHE）、美國SunEdison。

這三家公司均採用了行業標準的SOI晶園製造技術。

法國Soitec已實現FD-SOI晶園的高良率成熟量產，其300mm晶圓廠能夠支持28nm、22nm及更為先進的節點上大規模採用FD-SOI技術。

Globalfoundries的成都新廠，發展22FDX技術。

GF 22FDX市場主要針對於低端智慧型手機、無線物聯網、自動駕駛汽車、可攜式相機。

與此同時，為了緊跟22FDX的腳步GF也會進行12FDX的研發。

12FDX晶圓將會比22FDX小35%，但是它的性能卻可以做到25%的更佳。

12FDX、20FDX加之RF-SOI和SiGe技術的結合將會更好地應對未來移動計算的發展。

除了以上國外晶圓巨頭們發展FD-SOI技術，還有一些中國企業正默默地將半導體製造技術發展聚焦於FD-SOI製程：

上海新傲科技(Simgui)在2015年秋天開始量產該公司首批8吋SOI晶圓片，採用法國業者Soitec的SmartCut製程技術。

中國的上海矽產業投資有限公司在去年收購14.5%的Soitec股權。

NSIG與中國的大基金有所不同，後者是一個在2016年初由大基金所成立的投資平台，其任務是建立半導體材料產業生態系統，聚焦於超越摩爾定律。

上海華力微電子的高層前往美國參加SEMI主辦之產業策略高峰會時，分享了一張投影片顯示FD-SOI是該公司投資額達59億美元之Fab2計劃的一部分。

不過SOI矽片一直無法壓低成本，目前8英寸的SOI矽片每片要300-400美元，而通常的矽片每片才30-40美元，相差十倍。

因此估計SOI代工矽片價格應該在每片1000美元左右，而中國的代工廠，8英寸矽片平均代工價格在每片約400美元。

目前中國的FD-SOI技術尚沒有實現規模化量產階段，IC設計公司可能尚處在多任務矽片MPW的設計驗證階段。

對於大陸SOI產業鏈的發展需要政府部門牽頭，制定規劃，並引導與資金支持，目前階段不可能單靠單一廠家解決所有問題。

中國設計公司能否參與到FD-SOI工藝發展中去，將是FD-SOI工藝能否成功的關鍵。

目前國際客戶數量不夠，無法支撐FD-SOI工藝成熟，而中國半導體製造工藝原本就落後，如果從國家戰略層面推動國內設計公司採用FD-SOI工藝，那麼將是FD-SOI工藝的極大機遇。

來源：21ic電子網 作者：Tina

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