收購SOITEC引進SOI技術是撿漏or交學費?

01-23

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，上海硅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？

上海硅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，上海硅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（全耗盡型絕緣層上硅）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，上海硅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，實現晶元成本、性能、能耗上的最佳平衡。

2、FD-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其實是把晶體管做成3D結構，襯底還是傳統的硅襯底。

SOI (Silicon-On-Insulator絕緣體上硅)是指絕緣層上的硅，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，可以用來替代硅襯底。FD-SOI就是在襯底上做文章，在晶體管相同的情況下，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，與體硅電路相比，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硅器件。

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，晶元製程的進步會相對於過去變慢，而人們對晶元的性能和功耗要求卻始終有增無減。這樣一來，當Finfet技術和傳統的硅襯底無法在滿足需求的情況下，Finfet（晶體管）+FD-SOI（底襯）不失為一種選擇。

3、22nm 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，隨著晶元製程的提升，成本會逐漸降低，但是在晶元製程達到28nm以後，如果採用了FinFET工藝，單個晶體管的成本卻不降反升。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：

22nm FD-SOI工藝功耗比28nmHKMG降低了70%；
晶元面積比28nmBulk縮小了20%；
光刻層比FinFET工藝減少接近50%；
晶元成本比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，但晶元的成本卻與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使晶元可以在流片後調試，這將有效減少報廢率，會帶來很大的成本優勢。

4、FD-SOI頗具市場潛力在感測器和射頻晶元方面

FD-SOI在感測器、射頻晶元和物聯網方面頗具市場潛力

在感測器方面

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——堆疊的方式讓晶元設計者能使CIS製程發展僅專註於像素性能，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共同實現晶元堆棧的原因。

在射頻晶元方面

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對射頻晶元性能的需求。而且採用RF-SOI可以使同一張硅晶元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元控制GaAS晶元的情況。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已經在手機射頻晶元的斬獲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和台積電在硅襯底上能夠做出滿足要求的晶元，所以依舊使用硅襯底。但當製程演進的7nm時，由於該製程已經達到硅材料的極限，若要再進一步提升晶元性能，Intel和台積電就很可能要用SOI襯底來提升晶元性能。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感測器、射頻晶元和物聯網晶元等領域掘金，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（晶體管）+FD-SOI（底襯）顯然是優於Finfet（晶體管）+硅襯底。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。本次上海硅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，將使上海硅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。

關於作者：鐵流，自由撰稿人，瞭望智庫特約觀察員

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