FD-SOI是下一代晶體管結(jié)構(gòu)的熱門技術(shù)之一。目前制造晶體管的主流技術(shù)是采用體硅技術(shù)制作的32/28nm制程平面型晶體管。
AMD,IBM以及其它部分廠商目前則在使用基于部分耗盡型SOI技術(shù)的平面型晶體管制造自己的處理器產(chǎn)品。相比之下,Intel公司過去則放棄了SOI的有關(guān)技術(shù),稱他們不需要這種技術(shù)。
對22/16nm級別制程而言,人們有多種晶體管結(jié)構(gòu)可供選擇,包括III-V族溝道技術(shù),體硅技術(shù),F(xiàn)inFET立體晶體管技術(shù),F(xiàn)D-SOI全耗盡型平面晶體管技術(shù),多柵立體晶體管技術(shù)等等,不過目前為止還沒有哪種技術(shù)呈現(xiàn)出王者之象。
Intel公司負(fù)責(zé)制程技術(shù)的高管Mark Bohr最近表示,Intel公司正在評價超薄SOI技術(shù)(即FD-SOI)。有些消息來源認(rèn)為Intel在22或15nm節(jié)點(diǎn)制程可能會選擇轉(zhuǎn)向三柵極晶體管技術(shù),不過Bohr拒絕就Intel的未來走向發(fā)表意見。
IBM公司半導(dǎo)體研發(fā)中心的副總裁Gary Patton最近則表示FD-SOI是22nm制程節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)勢候選技術(shù)。不過部分芯片制造業(yè)的巨頭如Globalfoundries,三星以及臺積電則已經(jīng)放出消息稱他們在20nm節(jié)點(diǎn)會選擇走體硅制程的道路,理由則是研發(fā)成本問題。
不過也有很多高性能應(yīng)用中可能會需要使用FD-SOI技術(shù)。SOI指的是在IC的制造過程中采用硅+絕緣層+硅的硅基體結(jié)構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)勢是可以減小器件的寄生電容并改善器件的性能。
到FD-SOI,SOI中位于頂層的硅層厚度會減薄至5-20nm,這樣器件工作時柵極下面溝道位置下方的耗盡層便可充滿整個硅薄膜層,如此便可消除在PD-SOI中常見的浮體效應(yīng)。
在部分耗盡型SOI結(jié)構(gòu)中,SOI中頂層硅層的厚度為50-90nm,因此溝道下方的硅層中僅有部分被耗盡層占據(jù),由此可導(dǎo)致電荷在耗盡層以下的電中性區(qū)域中累積,造成所謂的浮體效應(yīng)。
FDSOI如何克服SOI的弱點(diǎn)
SOI令人頭疼的一個問題是這種技術(shù)是否適合在移動設(shè)備市場使用,人們對SOI晶體管的所謂“歷史效應(yīng)”和尺寸可微縮空間保持懷疑的態(tài)度,因此多年來,SOI技術(shù)一直只在桌面型處理器和其它高性能應(yīng)用中才有使用(編者按:SOI中熱的不良導(dǎo)體BOX層(埋入式氧化物層)所導(dǎo)致的散熱劣勢應(yīng)該也是其原因之一)。
如今,SOI聯(lián)盟的成員終于將這項技術(shù)推進(jìn)到了移動設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域。在去年的SemicON Wes商業(yè)會展儀式上,負(fù)責(zé)生產(chǎn)SOI基體晶圓的大腕級公司法國Soitec集團(tuán)表示他們已經(jīng)將自己的超薄埋入式時氧化物技術(shù) (UTBOX)拓展到了面向移動設(shè)備用的超薄SOI平臺(即FD-SOI平臺)。