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邊緣AI追求極致功耗/性能比 SOI製程將成重要推手

文‧黃繼寬 發布日期:2019/10/28 關鍵字:FD-SOIRF-SOIPower-SOI人工智慧

由於製程微縮導致絕緣層的厚度越來越薄,閘極漏電流成為IC設計團隊所面臨的最棘手問題之一。針對這個問題,改用絕緣層上覆矽(SOI)材料是一種有效的解決方案,但由於支持這條發展路徑的主力晶圓代工廠之一--格芯(GlobalFoundries)已經宣布停止發展先進製程,使得SOI陣營必須更努力推動生態系統的發展。作為SOI材料的發明者,法國研究機構CEA-Leti深知推動SOI生態系統健全發展的重要性,而邊緣AI的發展趨勢,將為SOI技術創造出更大的發揮空間。

CEA-Leti執行長Emmanuel Sabonnadiere(圖)表示,SOI技術有多種衍生型,從適合邏輯電路與類比電路使用的FD-SOI,到適合射頻元件使用的RF-SOI、以及專為功率半導體應用需求開發的Power-SOI, SOI材料的應用涵蓋範圍極大,並獲得意法半導體(ST)、恩智浦(NXP)、格芯和三星(Samsung)等半導體業者採用。

CEA-Leti執行長Emmanuel Sabonnadiere指出,SOI製程有許多特性,正好迎合邊緣AI應用的需求。

雖然格芯近期已宣布停止發展先進製程技術,但CEA-Leti跟SOI生態圈裡的眾多合作夥伴,還是會持續推動SOI製程微縮,並搭配其他新的技術,如嵌入式非揮發記憶體、3D整合跟新的設計工具,讓SOI繼續往前邁進。

事實上,邊緣AI晶片很適合使用SOI製程來生產,因為邊緣AI晶片對功耗/性能比的要求很高,而且常常涉及到運算跟感測器的整合,這些需求都與SOI的特性跟優勢正好一致。例如意法半導體就曾經展示過一款採用28奈米FD-SOI製程生產的神經網路加速器,其功耗/性能比達到2.9TOPS/W,比很多採用更先進製程節點的同類型晶片要來得更優異。

此外,相較於FinFET,FD-SOI有一個很重要的特色,就是可以動態調整邏輯電路的工作點,不像FinFET,在設計階段就必須在高效能跟低功耗之間做出取捨。這對於簡化類比電路設計,也能帶來很大的優勢。

不過,半導體產業終究是一個需要規模經濟來支撐的產業,如果沒有健全的生態系統,即便技術特性再優異,還是很難在商業上取得進一步成功。因此,CEA-Leti未來會跟合作夥伴推出更多配套技術,讓SOI製程的應用得以更加普及。

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