市調(diào)公司IC Knowledge稱,根據(jù)他們最近完成的一次"嚴(yán)密的"制程成本分析,在22nm及更高級(jí)別節(jié)點(diǎn)制程,FDSOI制程相比體硅制程的總體費(fèi)效比更高。
IC Knowledge的總裁Scotten W. Jones表示:“FDSOI在制程簡(jiǎn)化方面優(yōu)勢(shì)很大,因此除了性能更優(yōu)良之外,其相比體硅制程還同時(shí)具備更高的成本競(jìng)爭(zhēng)力。而使用FDSOI制程生產(chǎn)芯片產(chǎn)品的工步數(shù)更少則是FDSOI總體費(fèi)效比優(yōu)良的主要原因。”
雖然與離子注入有關(guān)的成本在芯片制造總成本中所占的比率相對(duì)較低,但FDSOI在減少離子注入工步,與離子注入準(zhǔn)備用掩膜板數(shù)量方面的優(yōu)勢(shì)特別明顯。由于FDSOI產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)更少,因此簡(jiǎn)化了芯片的制造過程。
在進(jìn)行這次制程成本分析過程中,IC Knowledge與Soitec即著名的SOI/FDSOI晶圓供應(yīng)商進(jìn)行了合作,定義了面向22nm節(jié)點(diǎn)制程的三種常用芯片制造工藝流程,并對(duì)其各自的成本進(jìn)行了詳細(xì)的分析。這三種工藝流程包含一種采用體硅制程的工藝流程,兩種采用FDSOI制程的工藝流程,而兩種FDSOI工藝流程中,其一為采用離子注入技術(shù)進(jìn)行漏源極摻雜(針對(duì)傳統(tǒng)的漏源極設(shè)計(jì)),而另外一種則使用就地?fù)诫s技術(shù)對(duì)漏源極進(jìn)行雜質(zhì)摻雜(針對(duì)RSD即Raised Source/Drain設(shè)計(jì))。
在對(duì)所有這三種工藝流程進(jìn)行定義時(shí),對(duì)其所生產(chǎn)器件的性能參數(shù)也進(jìn)行了定義,如器件的門限電壓,柵極以及柵絕緣層,淺槽隔離結(jié)構(gòu),所用的溝道應(yīng)變工程技術(shù)等等,柵極結(jié)構(gòu)則被定義為統(tǒng)一采用gatelast HKMG工藝制作;互聯(lián)層方面,則采用8層金屬層的定義,最后工藝的應(yīng)用范疇被定義為面向SOC芯片制作。
另外,SOI晶圓的采購成本則被定義為500美元/片,體硅晶圓的采購價(jià)則被定義為極低的130美元/片。
完成工藝流程的參數(shù)定義之后,IC Knowledge采用其自己研制的戰(zhàn)略成本模型(Strategic Cost Model),模擬了將這些工藝流程于2012年應(yīng)用到臺(tái)灣某家月產(chǎn)量為3萬片的芯片生產(chǎn)廠的成本費(fèi)用進(jìn)行了評(píng)估。評(píng)估過程中考慮了諸多細(xì)節(jié)因素,如前面提到的不同種類晶圓的采購成本,勞動(dòng)力成本,資產(chǎn)貶值率,設(shè)備維護(hù)成本,水電氣成本,光刻用掩膜板成本等等。這些細(xì)節(jié)參數(shù)是根據(jù) IC Knowledge公司從全球多家芯片廠所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義的。
最后的分析結(jié)果是,經(jīng)濟(jì)性最高的方案是采用FDSOI+漏源極就地?fù)诫s技術(shù)的組合,其成本大約為每片晶圓3000美元。不僅如此,兩種采用FDSOI工藝流程的成本都要比采用體硅制程的成本要不少。研究還發(fā)現(xiàn),采用離子注入方法制作漏源極的FDSOI制程,在成本方面與體硅制程僅相差1%。
因?yàn)檫@次的研究重點(diǎn)在于工藝的成本,因此并沒有對(duì)低漏電,高速器件應(yīng)用類型進(jìn)行成本對(duì)比,而且也沒有分析FDSOI和體硅制程在22nm及以上制程節(jié)點(diǎn)被用于制作多柵器件時(shí)的成本對(duì)比。