当前，欧洲一家领先的科技试验线正在公开征集下一代10纳米和7纳米FD-SOI技术的设计项目。FD-SOI技术在欧洲处于世界领先水平，其具备的超低功耗能力，适用于数字、模拟和射频（RF）设计。在未来两年内，若能从现有的22纳米工艺技术，逐步过渡到高产量的300毫米晶圆上的10纳米工艺，进而迈向7纳米工艺，无疑将显著增强欧洲半导体公司的竞争力。
3月19日下午，FAMES FD-SOI试验线开展了针对企业使用该技术的公开征集活动，吸引了50人现场参与以及100人远程参与。参与者涵盖初创公司、跨国公司以及试验线合作伙伴。尼克·弗拉赫蒂（Nick Flaherty）与位于法国格勒诺布尔的CEA-Leti的FAMES项目协调人就试验线中的90台设备以及嵌入式存储器技术展开了讨论。这些技术对于低功耗微控制器（MCU）、多处理器单元（MPU）、尖端人工智能和机器学习设备、智能数据融合处理器、射频设备、5G/6G芯片、汽车市场芯片、智能传感器与成像仪、可信芯片以及新型航天组件而言，都是不可或缺的。
CEA-Leti的FAMES试验线开放获取主席苏珊娜·博内蒂尔（Susana Bonnetier）表示：“一个值得注意的现象是，参与者来自18个国家，其中大部分来自欧洲国家，也有部分国际参与者。产业界和学术界的参与呈现出良好的平衡，这让我们深感欣慰。”
按照计划，2027年将推出10纳米FD-SOI工艺的测试芯片。FAMES试验线项目协调员多米尼克·诺盖（Dominique Noguet）称：“我们提供了一系列丰富的元素，不仅仅局限于技术层面，还包括免费的路径探索PDK（工艺设计套件），以及用于仿真和培训的PDK，这些对于学术界而言可能更具吸引力。我们当前处于研发阶段，能够就性能提升的方法提供建议，并协助识别有价值的用例，且这些服务均为免费。此外，我们也吸引了对未来工艺发展感兴趣的初创公司。”
该试验线将在CEA-Leti牵头的四个地点（包括爱尔兰的泰恩德尔、奥地利硅实验室和芬兰的VTT）配备110台设备，覆盖光刻、扩散、蚀刻以及封装等环节。CEA-Leti的试验线将拥有90台用于300毫米晶圆生产线的设备，其中30台已安装到位。生产线的核心是一台193纳米浸没式光刻工具，自2023年12月起投入运行，该工具将采用自对准双重图案化（SAPD）技术实现10纳米制程。诺盖指出：“这正是行业人士期望用于拓展浸没式光刻和极紫外光刻（EUV）之间边界的工具。实际上，这并非设备本身的问题，而是工艺层面的技巧，以此推动深紫外光刻（DUV）达到极限。”
诺盖还提到：“我们在试验线上大约有30套系统，这些是前端最为关键的部分。下一批设备将更多地用于中间和后端（BEOL）的蚀刻和沉积。虽然不会构建完整的BEOL堆栈，但足以进行器件的电气测试。若后续需要转移至工业领域，可由第三方承接。”10纳米技术已相对成熟，FAMES将提供FD-SOI先进节点性能评估的路径探索PDK，以及用于测试设计的多项目晶圆（MPW）的PDK。同时，还将开发特定的工艺步骤、模块、集成流程并展示结果，提供FAMES技术的教育和培训。诺盖表示：“自2022年以来，我们一直在开发10纳米模块，工艺和PDK之间存在着相互反馈。我们将逐步丰富PDK中的功能，因为这与我们的硅工艺同步推进。”
嵌入式非易失性存储器是重点关注领域之一。由于闪存难以缩小至22纳米，更无法满足10纳米和7纳米的要求，因此新的存储技术应运而生。首先被采用的是氧化物电阻式随机存取存储器（OXRAM），因其目前最为成熟，CEA-Leti已拥有该技术的样品。诺盖称：“现在我们专注于铁电存储器（FRAM）和铁电场效应晶体管，将所有内容集成在一个晶体管中，把铁电材料置于晶体管的栅极上，用于未来技术，这可在后端完成。”这将作为PDK的附加组件。尽管商业公司已在微控制器中使用磁阻式随机存取存储器（MRAM），但FAMES试验线旨在将其应用于安全应用和超低功耗人工智能的内存计算。诺盖表示：“我们拥有更先进的存储器，即MRAM。我们与其他合作伙伴协同工作，技术在联盟中共享，我们需要整合各个部分以达成目标。”
在技术开放方面，首先开放的将是数字仿真工艺，随后是射频和模拟工艺，之后将针对7纳米节点进行发布。博内蒂尔表示：“因此，我们是随着技术的成熟逐步开放的。一些模块可独立使用，具有3D结构，中间层和最后一层带有硅通孔和铜垫，用于小芯片。第四项提供的是针对设计人员的FD-SOI培训。”诺盖称：“我认为测试芯片将在2027年推出。我们有针对特定设备的特定掩模组，10FD涵盖数字和射频，因此我们将了解射频的性能，掩模组上的库对于数字部分更为丰富。对于7纳米，我们能否进一步推进这项技术仍是一个有待解决的问题。”
CEA-Leti首席执行官塞巴斯蒂安·多韦（Sébastien Dauvé）表示：“这些新技术能够被欧盟芯片利益相关者采用至关重要。因此，FAMES从战略上进行了结构设计，以充分利用这些技术，支持欧盟半导体价值链的各个领域。”欧洲芯片联合企业（Chips joint undertaking）执行董事雅里·基纳雷特（Jari Kinaret）称：“我们关注到这一倡议，预计它将超越单纯的试验线范畴，成为可持续、有韧性和创新的欧洲愿景的一部分。它将产业界、中小企业、初创公司和研究机构汇聚在一起，构建一个开放获取的生态系统，将想法转化为具有影响力的解决方案，在各个层面促进合作与创新。”该联合企业还在支持欧洲其他六条试验线，包括比利时imec的亚1纳米试验线。
网络巨头诺基亚是FAMES外部工业咨询委员会的成员，也是关键的工业合作伙伴之一。诺基亚移动网络片上系统开发负责人德里克·乌尔巴尼亚克（Derek Urbaniak）表示：“试验线的进展对于诺基亚的片上系统（SoC）PiCo研究计划至关重要。诺基亚的PiCo研究小组期待收到FAMES联盟的结果和报告，并可能利用他们的试验线和服务进行我们自己的验证工作和产品开发。”
汽车制造商Stellantis先进电子与半导体跨项目负责人安东尼奥·富加蒂（Antonio Fuganti）称：“这一倡议将对欧洲芯片和应用的发展产生重大影响。通过将产业界、中小企业和研究机构聚集在一起，它提供了从研究向工业应用加速转型的机会，提升了竞争力。”
参考文献
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