摘要 由于在硅晶絕緣體晶片(SOIwafer)的硅表層之下是薄薄的玻璃或二氧化硅絕緣層,因此采用這種晶片的芯片,在提供更快的交換速度、消耗較少的能量、產(chǎn)生較小的電流漏泄的同時(shí),也使其所用...
由于在硅晶絕緣體晶片(SOI wafer)的硅表層之下是薄薄的玻璃或二氧化硅絕緣層,因此采用這種晶片的芯片,在提供更快的交換速度、消耗較少的能量、產(chǎn)生較小的電流漏泄的同時(shí),也 使其所用的組件能更緊密地結(jié)合在一起。盡管由于高昂的成本,迄今為止絕緣硅(SOI)的用途主要還限于那些追求高性能或低能量消耗的任務(wù),但這項(xiàng)技術(shù)在逐 漸為更多的人所接受,特別是在領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域。為什么會(huì)如此呢?由于采用硅晶絕緣體晶片,芯片設(shè)計(jì)師能在更小的區(qū)域內(nèi)部署更多的電路,這樣每個(gè)晶片上 的芯片數(shù)量就增加了。
“絕緣硅正在成為主流。對(duì)于90nm及以下電路,它開(kāi)始成為設(shè)計(jì)師的主要選擇。”法國(guó)Soitec集團(tuán)CEO André-Jacques Auberton-Hervé說(shuō)道。全球80%的硅晶絕緣體晶片來(lái)自該集團(tuán)。作為實(shí)例,他提到了該集團(tuán)硅晶絕緣體晶片銷(xiāo)售額的飛速增長(zhǎng),到3月底結(jié)束的財(cái) 年中,銷(xiāo)售增長(zhǎng)率為90%,總銷(xiāo)售額為3.1億美元。Soitec的目標(biāo)是滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的行業(yè)需求,為此,它投資4.2億美元建造了新的工廠(chǎng),到2008 年,該廠(chǎng)能生產(chǎn)100萬(wàn)片12英寸硅晶絕緣體晶片。
國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備暨材料協(xié)會(huì)(Semiconductor Equipment and Materials International,SEMI)估計(jì),2005年,全球硅晶絕緣體晶片銷(xiāo)售會(huì)將近翻番,從前一年的2.34億美元增加到4.05億美元。 Semico Research預(yù)計(jì),到2009年,硅晶絕緣體晶片銷(xiāo)售將會(huì)再次翻番,達(dá)到9.11億美元。盡管如此,據(jù)SEMI估計(jì),去年硅晶絕緣體晶片僅占全球晶圓 銷(xiāo)售的5%,而且在硅的總發(fā)貨量中更是只占了1%。
原因主要在于硅晶絕緣體晶片的生產(chǎn)步驟更多、成本更是高達(dá)普通晶片(也稱(chēng)塊狀硅)的四倍還多。但是,隨著芯片廠(chǎng)商將生產(chǎn)重心從8英寸晶圓更多地轉(zhuǎn)向高效的12英寸晶圓,而所生產(chǎn)的芯片上的電路也日益縮小,這種成本上的劣勢(shì)也在減少。
根據(jù)Semico分析師Joanne Itow的計(jì)算,如果將包括封裝和測(cè)試在內(nèi)的所有生產(chǎn)費(fèi)用都計(jì)入話(huà),采用絕緣硅,每個(gè)芯片的成本只增加了5%。“當(dāng)我們將芯片的所有其他成本也算進(jìn)來(lái)時(shí), 絕緣硅的成本著實(shí)下降了很多。”她還補(bǔ)充說(shuō),為了充分利用絕緣硅的密度優(yōu)勢(shì)而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),絕緣硅的成本甚至能比塊狀硅最多低40%,特別是對(duì)于采用 90nm及以下技術(shù)的芯片而言就更是如此。
IBM院士Ghavam Shahidi表示,自2000年以來(lái)該公司就一直在其微處理器中使用絕緣硅。他還說(shuō),如今,絕大多數(shù)IBM處理器和游戲用芯片(包括為微軟和索尼生產(chǎn)的芯片)都采用的是絕緣硅。
另一家較早采用絕緣硅的廠(chǎng)商Freescale,目前正在研發(fā)用于45nm芯片的第五代絕緣硅技術(shù)。該公司硅技術(shù)解決方案總監(jiān)Suresh Venkatesan表示,通過(guò)采用絕緣硅,他的公司生產(chǎn)出的芯片在速度提升15%的同時(shí),耗能節(jié)約了20%,相當(dāng)于將芯片技術(shù)提升了約0.5代。
Semico的Itow還表示,較早采用絕緣硅技術(shù)的廠(chǎng)商因而擁有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但是她預(yù)計(jì),隨著用于設(shè)計(jì)絕緣硅芯片的工具和工藝的逐漸推廣,這種優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越小。她說(shuō),“絕緣硅技術(shù)會(huì)很快地流行起來(lái),這個(gè)行業(yè)的每個(gè)人學(xué)習(xí)新知識(shí)都很快。”