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入侵NXP i.MX应用处理器系列，FD-SOI春天来了？

2017-03-30 09:52:00 来源: 互联网

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来源：内容由半导体行业观察翻译，谢谢。

采用还是放弃FD-SOI？这一问题目前仍然困扰着芯片产业的很多厂商，但是NXP已经在前两周举行的德国纽伦堡嵌入式电子与工业电脑应用展对这样一个困扰着业界的问题给出了自己的答案。

借此机会，NXP推出了基于28nm FD-SOI工艺的超低功耗通用处理器——i.MX 7ULP，该产品主要应用于物联网市场。

根据NXP介绍，i.MX 7ULP处理器在深度睡眠的情况下，功耗只有15 uW甚至更低，比之前的i.MX 7功耗还要低17倍。并将实时域的动态功率效率提高了百分之50。

此前就曾有报道表示，NXP一直致力于基于FD-SOI工艺的微处理器的设计和研发工作，从目前的产品来看，NXP已经取得了不错的成绩。

本次推出的产品表示，在未来的一段时间内，NXP将会有计划的将原先基于CMOS节点的通用处理器和微控制器产品，逐步的转移到FD-SOI工艺上去。

在最近的一次电话采访中，负责微控制器的高级副总裁Geoff Lees先生表示，NXP基于FD-SOI工艺的微控制器在低功耗、高效能和可扩展性方面已经获得了充分认证，并得到了普遍认可。对于FD-SOI工艺，Geoff Lees先生表示：“我们现在能够基于FD-SOI工艺，针对各个系列的处理器开发产品。”

目前在NXP汽车产品系列中，已经有i.MX 7ulp和i.MX 8x这两个系列从原先的工艺过渡到FD-SOI。Geoff Lees先生表示：“NXP已经看到了28nm FD-SOI工艺在开发超低功耗处理器方面的巨大优势。”不过，目前NXP还没有与市场上领先的客户达成一致意见，是否很快采用FD-SOI工艺。

目前在NXP的计划中虽然包括i.MX 7ulp和i.MX 8x这两个系列，但是并不包括拥有先进性能和图形处理能力的高端微控制器i.MX 8系列。不过在Geoff Lees这并不是很遥远的事情，至少在应用于机顶盒的中端市场，采用FD-SOI工艺的i.MX 8系列将会非常具有优势。但是这种产品系列的迁移必须在保证工艺良率的合格的情况下——也就是说在三星28nm FD-SOI工艺良率达到NXP的要求才会考虑迁移。

为什么NXP考虑使用FD-SOI

为什么NXP会考虑从传统工艺迁移到FD-SOI工艺呢？这一切都要从两年前NXP从三星接到的一个电话说起。但是，NXP的i.MX正在考虑使用三星的28nm high-k金属栅极工艺开发全新的处理器，但是来自三星的反馈报告表示，FD-SOI工艺在功耗、性能以及效率方面拥有更大的优势。

一拍即合，NXP和三星便达成了初步合作意向。根据当时的计划，三星的28nm FD-SOI工艺在2016年春季量产，而基于该工艺的i.MX 7ulp系列则可以作为第一款产品在2016年正式上市。

就目前的生产情况来看，基于28nm FD-SOI工艺的i.MX 7ulp系列还没有全面推向市场，NXP将会于2017年第三季度进一步扩大销售计划。

FD-SOI有什么优势

FD-SOI（全耗尽型绝缘层上硅）工艺也是FinFET工艺技术发明人胡正明教授发明的工艺技术，FD晶圆由氧化埋层（BOX）和BOX之上的极薄硅层组成，从而为在此层建成的晶体管提供独特性能，FD-SOI以极薄的顶层确保了晶体管的各种关键属性。与传统Bulk CMOS相比，在保持相同性能的前提下，FD晶圆可节省高达40%的功耗。同样，依据不同的设计优化，以全耗尽晶圆为基础的处理器峰值性能最高可增长60%。

相较于FinFET，FD-SOI具备更多优点。虽然FinFET的性能极高，但少了成本效率。FD-SOI基板虽然较昂贵，但制程却较低功耗、bulk性能更好，也更适用于RF——而这正是IoT的关键。从设计的观点来看，FD-SOI较简单，让工程师在硅后(post-silicon)仍能调整产品。

目前三星、格罗方德(GlobalFoundries)有FD-SOI代工业务，国内的华虹和SMIC也可生产FD-SOI，已有超过10家中国fabless(芯片设计公司)在设计相关芯片，一家产品已经投产。目前中国正全面采用各类主流半导体技术，包括当今晶圆厂广泛采用的平面bulk技术、颠覆性的FinFET技术，及日益崛起、备受瞩目的新兴FD-SOI技术。

尽管与FinFET相比，FD-SOI市场规模较小，目前还不尽如人意，但这不是技术本身问题，而是因为特殊历史原因造成的，FDSOI需要进一步完善生态系统和进行有效的商业运作。