元件市場成長態勢逐年上揚，這一架構技術成半導體市場重要選擇

為求低功耗、高能效及高性價比之元件，市場逐漸開發出FD-SOI(完全空乏型硅絕緣層金氧半晶體管)結構；而FD-SOI構造主要以SOI晶圓為核心，透過傳統Si晶元製程方式，進而以水平式晶體管架構，取代線寬較大(16～12nm)之FinFET元件。

進一步分析FD-SOI市佔情形，在各廠商相繼投入開發資源下，2018年整體元件市場規模達160億美元，預估2019年整體市場可望達到270億美元(年增68.6%)，後續成長態勢也將逐年上揚。

技術的發展演進，FD-SOI實現低功耗、高性價比之元件架構

由於半導體發展趨勢，使得相同面積下試圖填入更多晶體管的想法逐漸受到重視，因此衍生出微縮整體尺寸的構想，而閘極(Gate)尺寸將是微縮重點。以傳統Planar元件發展來看，其閘極線寬已微縮至極限，因而需改變元件結構才能因應此要求，而立體構造的FinFET(鰭式場效晶體管)元件就在此時被開發出來。

FinFET名稱主要由於元件結構以立體方式呈現，且其閘極構造如同魚鰭一般，豎立於源極(Source)與汲極(Drain)間，作為控制元件的開關。在這樣新穎結構下，雖可符合微縮尺寸之需求，但最大問題仍是閘極線寬必須在16nm以下(如12nm、10nm)，才能有效控制從源極到汲極間的電流開關。

依現行元件發展情形，儘管已從傳統的Planar元件推升至FinFET結構，閘極線寬仍存在一段難以使用上的尺寸區，還需有其他元件技術加以補足，而FD-SOI元件結構剛好補上此缺口，實現低功耗、高性價比、製造周期短之元件架構。

對於現行技術發展情形，依照所需元件尺寸及功能的不同，可區分為兩大陣營：

• 精進於微縮閘極線寬之FinFET製程技術開發(如台積電、Samsung等)，試圖增加晶體管數量，提升整體元件工作效率；
• 投入FD-SOI製程技術，嘗試開發出低功耗、高性價比之功能性元件。儘管兩者之歷史脈絡有所不同、技術上各有千秋，但就元件技術發展趨勢評估，兩者技術仍將持續發展及並存。

各家大廠投入FD-SOI元件開發，看好後續市場發展

FD-SOI元件技術主要源於一種水平式晶體管結構，透過SOI晶圓(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構)方式，將最上層Si層藉由製程、設計以滿足所需功能，並作為元件導通層之用；而中間SiO2層，憑藉於高阻值之材料特性，隔絕晶體管間不必要的寄生電容，提高元件工作效率，因此在這樣的製程條件下，FD-SOI可透過傳統Si晶元的機台進行加工，降低開發所需的設備成本。

依現行終端產品應用，FD-SOI元件技術將可應用於物聯網IoT、車用元件與MEMS(微機電)元件等領域，目前已有Samsung、GlobalFoundries、STM等大廠相繼投入製程開發上。

雖然這些產品大多可由28nm製程條件下進行量產，但隨著技術進步，憑藉於閘極線寬逐漸微縮的趨勢帶動下，將驅使製程條件朝向22nm、12nm目標邁進，甚至進一步跨入10nm製程，從而在相同面積下產生更多元件，大幅提升整體元件效率。

觀察採用FD-SOI元件的發展現況，從2017年開始，STM已收到Mobileye訂單需求，並運用28nm製程製造ADAS晶元；NXP也於2017年起，積極投入i.MX處理器系列的開發，並選擇Samsung FD-SOI之28nm製程技術為合作夥伴。

另外，GlobalFoundries於2018年取得新創公司Arbe Robotics訂單，其FD-SOI元件將使用先進的22nm製程技術，目標打造車用雷達晶元。由此可見，各家廠商在車用晶元領域，使用FD-SOI技術已成為一股風潮，後續仍看好該技術的市場發展。

文丨拓墣產業研究院 王尊民

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