因此，在摩爾定律推動下，FinFET被市場選中，成為時代的幸運兒。自2011年英特爾將其商業化後，FinFET迅速成為了半導體器件的主流選擇，從28nm之後，相繼成功推動了數代半導體工藝的發展，並將其擴充套件到7nm、5nm，甚至3nm工藝節點，成為臺積電、英特爾、三星等全球主流晶圓廠的“不二之選”。

實際上，在進入28nm節點時，半導體邏輯製造工藝出現了兩條分岔。一條路線走向了大家比較熟悉的FinFET三維工藝；另一條路線則還在堅守平面工藝，被稱為FD-SOI，主要代表廠商是意法半導體，三星和GlobalFoundries則兩條腿走路，對FinFET與FD-SOI都有佈局。

如今，隨著先進製程不斷演進，FinFET工藝的成本以及漏電流帶來的功耗水平偏高等問題逐漸顯現，FD-SOI這個曾經被忽視的技術，憑藉其獨特的技術特點和優勢，開始逐漸嶄露頭角。

近年來，FD-SOI技術實現了快速增長。根據市場研究報告資料預測，全球FD-SOI市場規模將從2022年的9.3億美元增長至2027年的40.9億美元，年複合增長率為34.5%。

廣闊市場潛力之下，業界廠商正寄希望於FD-SOI的新發展，將其作為通向下一代先進IC的門票。

FD-SOI全稱為Fully Depleted Silicon-on-Insulator，全耗盡絕緣體上矽，是一種先進的半導體制造工藝，它結合了平面電晶體結構和全耗盡工作特性。

FD-SOI依賴於兩項關鍵創新技術：一是在體矽之上製作超薄的絕緣層，即埋氧層（Buried Oxide，BOX）；二是採用極薄的矽膜構建全耗盡的電晶體溝道。這種獨特的結構設計，使得FD-SOI電晶體展現出卓越的靜電特性，遠優於傳統體矽技術。埋氧層可以降低源極和漏極之間的寄生電容，使FD-SOI器件能夠以更高的頻率、更低的工作電壓和比同等FinFET器件更好的能效工作；同時還有效抑制了從源極流向漏極的電子，顯著降低了影響效能的漏電流效應。

此外，FD-SOI技術的主要特性不僅能夠透過柵極調整電晶體的行為，還可以透過極化器件下方的襯底來調整電晶體的行為：這稱為反向偏置。由於絕緣層非常薄，反向偏置可用於非常有效地動態調整高效能/高速度與低功耗/待機之間的工作模式。

與傳統的體矽CMOS工藝相比，FD-SOI在28nm及以下節點提供了顯著的優勢，包括更高的效能、更低的功耗以及更好的射頻效能。

基於這些優勢，FD-SOI技術更適用於移動和物聯網等低功耗裝置。尤其是其全耗盡和高整合度的特性，使得FD-SOI在射頻應用和需要多種功能整合的成本敏感型系統中具有優勢，如邊緣智慧裝置、5G通訊和汽車雷達等。

據瞭解，FD-SOI的概念最早於20世紀90年代提出。當時，研究人員探索透過在電晶體下新增一層絕緣體（埋氧層）來減少漏電流和功耗。早期的SOI工藝顯示出提高電晶體效能和降低功耗的潛力，為FD-SOI的研發奠定了基礎。

FD-SOI工藝從概念提出到成熟商用經歷了近三十年時間，其低功耗、高效能的特性使其在IoT、5G和汽車市場中大放異彩。

到2000年代初期，由於成本較高，SOI市場普及較為緩慢，當時SOI工藝的應用仍然較為小眾，主要集中在高效能伺服器和遊戲機等對效能要求較高的產品上。

直到2012年，法國的半導體研究機構CEA-Leti和意法半導體成功開發了28nm FD-SOI工藝，並率先進行商用化。這一技術顯著降低了功耗，同時提升了效能，特別適用於移動裝置和物聯網等對功耗敏感的應用。

2015年，意法半導體和GlobalFoundries又合作推出22nm FD-SOI工藝，實現了成本和更好的功耗效能平衡和最佳化，進一步推動了FD-SOI在移動、汽車和IoT市場的應用。

在28nm和22nm節點，FD-SOI工藝代工廠取得了可觀的使用者群體和收益。在此基礎上，業界廠商也開始繼續嘗試工藝的繼續下探。

在2024年召開的第九屆上海FD-SOI論壇上，三星介紹了和意法半導體聯合推向市場的18nm FD-SOI工藝。

三星在FD-SOI技術的歷史可以追溯到與意法半導體的合作。在意法半導體開發了28nm FD-SOI工藝（28 LPP）後，這項技術在2014年被授權給三星，並最終推向市場。

雖然三星的邏輯晶片長期以來以FinFET技術為主，但三星在FD-SOI技術的發展上並未止步，相繼開發了多款衍生產品。據悉，如今三星已有35款28nm FD-SOI技術產品已經大規模生產中和應用，且產量穩定，良率逐步提高。三星還為此開發了一系列先進的衍生工藝，應用在包括RF/Auto/NVM(eMRAM)和汽車領域。

值得關注的是，其eMRAM技術是世界上首次商業化的28nm Flash-type eMRAM，具有超過98%的穩定良率。

為了進一步推動FD-SOI技術的發展，三星決定與意法半導體聯合開發下一代FD-SOI技術，即18FDS。

據介紹，在開發18FDS技術時，三星與意法半導體緊密合作，共同克服了許多技術挑戰，包括工藝改進和BEOL，從而推出了18FDS。

三星18nm FD-SOI的關鍵工藝包括CPPs、TGO（Triple）、eZG（0.35um）_Native、MEOL&BEOL。下圖展示了工藝堆疊（8ML）和對低溫BEOL的支援，表格中列出了包括SG suite、SRAM bit-cell、EG suite和eZG suite，以及它們的主要引數特徵。

根據三星的規劃，該18nm FD-SOI工藝技術主要應用於ePCM儲存，以及對應基於新工藝的STM32 MCU，計劃於2025年下半年量產。這一舉措將進一步推動FD-SOI技術在微控制器領域的應用，為工業自動化、智慧家居等眾多應用場景提供更高效、更可靠的解決方案；另一方面，三星也在考慮面向更大市場進行通用代工服務，這要求對應的foundation IP等生態構建能夠同步跟上。

GlobalFoundries在FD-SOI技術上的進展令人矚目。

2015年，GlobalFoundries全球首發22nm FD-SOI工藝平臺“22FDX”，專為超低功耗晶片打造。該工藝在功耗、芯片面積和成本等方面展現出顯著優勢，功耗比28nm HKMG降低了70%，芯片面積比28nm Bulk縮小了20%，光刻層比FinFET工藝減少接近50%，晶片成本比16/14nm低了20%，而且功耗超低，電壓可以做到業界最低的0.4V，並可透過軟體控制電晶體電壓，還集成了RF射頻，功耗降低最多50%。

換言之，GlobalFoundries的GF 22FDX平臺提供了超低功耗、卓越的射頻效能、整合的非揮發性儲存器（包括MRAM和RRAM）以及智慧與安全特性。這些特性使得22FDX成為了汽車、消費電子、工業應用和低功耗物聯網及移動應用的理想選擇。

目前，GlobalFoundries的22FDX已經在德國德累斯頓廠投入生產，並將一部分產能轉移到紐約馬耳他廠。未來兩年，GlobalFoundries將以降本為目標，按照客戶要求繼續完善其嵌入式MRAM和RRAM，實現整合非易失性儲存器，計劃在2025年至2028年間推出。

在第九屆上海FD-SOI論壇上，GlobalFoundries再度提及12nm FD-SOI——並且給出了更明確的時間線。

從2015年推出的22FDX開始，GlobalFoundries的FD-SOI技術路線圖不斷演進。據悉，其下一代FD-SOI路線圖將推動從目前的22FDX技術進入12nm FDX技術。這一代技術將更加專注於汽車應用，例如影像訊號感測器（ISP）和雷達以及汽車控制系統MCU，並匯入內建的汽車質量流程AutoPro。

在物聯網領域，GlobalFoundries將透過引入FD-SOI到顯示驅動器中，實現顯著的體積和成本效益。在毫米波領域，GlobalFoundries在德累斯頓啟動了重要的計劃，以實現超過500GHz的fT/fMax射頻效能。這也是驅動下一代FDX的關鍵技術，將覆蓋從1GHz到300GHz的頻率範圍，適用於衛星通訊、汽車雷達、6G JCAS、手勢感應和高速介面等應用。

據介紹，GlobalFoundries的12FDX技術將提供全節點PPA縮放，以及針對RF更高的fT/fMax，並提供改進的架構和針對AI MCU最佳化的IP，簡化了從22FDX的遷移。不僅能縮小尺寸，還將提高能效和效能。該技術適用於需要更高數字、更多AI/ML、類似7nm的低功耗和高射頻能力的應用，GlobalFoundries預計這項技術將在2026年左右推出，2027年進行生產。

GlobalFoundries認為12FDX會在邊緣AI時代下發光發熱。

能看到，在FD-SOI技術的賽道上，一些半導體行業巨頭和關鍵企業在紛紛佈局，各自憑藉獨特的技術優勢和市場策略，在這場技術變革的浪潮中搶佔先機，推動著 FD-SOI 技術不斷向前發展，拓展其應用邊界。

眾所周知，FD-SOI工藝在22nm停留了很久，直到意法半導體和三星聯合推出18FDS才打破了這一沉寂，GlobalFoundries當前也在規劃更先進的12nm平臺。

那麼，18nm或12nm之後，FD-SOI工藝是否還有必要繼續往下推進？對此，業界傳來新的訊息。

FD-SOI襯底技術的重要廠商Soitec表示，為了持續推進FD-SOI技術，業界需要制定一個技術路線圖，“我們不能永遠停留在28nm、22nm的水平，整個行業要為12、10nm或更先進的工藝做好準備。”

IBS執行長Handel Jones對此也表示認同，“我們需要更先進的工藝技術，因為許多公司都希望降低功耗。它們需要更高算力的硬體支援以推動生成式AI技術的發展。”

從當前行業動態來看，10nm和7nm成為了FD-SOI技術發展的新目標。

早在去年6月，在《歐盟晶片法案》的推動下，法國CEA-Leti就宣佈了位於法國格勒諾布林（FD-SOI起源於格勒諾布林地區，20多年來一直是CEA-Leti的主要研發重點）的10nm和7nm FD-SOI中試線（FAMES Pilot Line），並獲得了至少43家公司的支援。

作為重建歐盟成為先進IC來源更大努力的一部分，FAMES Pilot Line試驗線總投資約8.3億歐元，將持續到2028年12月，資金由歐盟和參與成員國平均共同出資，計劃將在四年內開始生產新的10nm和7nm FD-SOI工藝在內的5套新技術，涵蓋了多種eNVM嵌入式非易失性儲存（如OxRAM、MRAM、FeFET和FeRAM）、射頻元件（如開關、濾波器和電容器等）、3D整合工藝（異構整合和順序整合）以及用於開發PMIC電路上DC-DC轉換器的小型電感器等關鍵領域 。

據悉，該生產線將為GlobalFoundries和三星等代工廠，以及高通和意法半導體等晶片製造商開發下一代FD-SOI工藝技術，節點可達10nm和7nm。

FAMES中試線開發的技術將實現新的晶片架構，並將支援新一代微控制器、微處理器單元、5G/6G晶片、智慧成像器、智慧感測器、資料融合處理器、可穿戴裝置、可信晶片、量子和低溫CMOS、邊緣AI晶片和帶有小晶片的先進封裝等。

CEA-Leti首席技術官Jean-René Lèquepeys強調，5G/6G是該技術的關鍵市場。在6G中，需要7-15GHz的新濾波器，這是非常有前景的，而且需要新的晶片，因為將有超過100個濾波器需要組合，並可以放在FD-SOI電晶體的頂部。10nm FD-SOI工藝將具有450GHz的高頻率（Ft），而7nm工藝則有望達到540GHz。他表示：“對於純數字應用，其效能將與5nm FinFET相同，而對於射頻和模擬應用，其效能將更好。”

“同時，未來需要為廣泛的應用新增具有不同功能的非易失性儲存器；對於SoC，採用單片解決方案並不是一個好辦法，我們需要為正確的功能選擇正確的技術。要做到這一點，我們需要異構整合，將晶片與3D異構和3D單片堆疊在一起；功率方面也有限制，所以我們需要帶有微型電感器的DC-DC轉換器。” Lèquepeys補充道。

為了生產這條生產線，CEA-Leti當前正在擴建工廠，增加了兩個潔淨室和裝置，包括一臺EUV光刻系統，部分是為了容納FAMES中試線。預計EUV光刻掃描器要到2026年才會安裝。

FAMES聯盟匯聚了來自歐洲乃至全球的“電子系統價值鏈”企業，聯盟成員包括CEA-Leti（法國）、Imec（比利時）、Fraunhofer Mikroelektronik（德國）、Tyndall（愛爾蘭）、VTT（芬蘭）、CEZAMAT WUT（波蘭）、UCLouvain（比利時）、Silicon Austria Labs（奧地利）、SiNANO Institute（法國）、Grenoble INP-UGA（法國）、University of Granada（西班牙）等。

透過整合各方資源和技術優勢，FAMES聯盟旨在加速FD-SOI技術的研發和產業化程序，為未來晶片提供更智慧、更環保和更高效的解決方案。例如，在3D整合工藝的研發中，探索如何減少晶片製造過程中的能耗和材料浪費，同時提高晶片的效能和可靠性；在射頻元件的研發上，努力提升射頻效能，降低功耗，以滿足5G/6G通訊等對射頻技術的高要求。

在2024年12月，CEA-Leti首席技術官Jean-René Lèquepeys在加州舊金山舉行的IEDM會議上談論到了FAMES Pilot Line專案。

他表示，FAMES 中試生產線除了提供一套10nm和7nm的FD-SOI先進技術，建立一條歐洲尖端微電子技術的國內半導體試點生產線之外，第二個目標是推廣並向電子價值鏈的各種利益相關者開放該試點生產線，例如學術研究團隊、中小企業、初創企業或大型工業集團（材料和裝置供應商、OEM、代工廠、IDM、EDA 供應商和無晶圓廠公司）。這種開放將使歐洲有機會探索廣泛的半導體市場，加強歐洲的領導地位並開闢新的機遇。

最後，FAMES中試線專案將開展碩士和博士級別的培訓活動，以便學生和年輕研究人員能夠獲得FAMES中試線上開發的技術的先進技能。

這些目標與《歐盟晶片法案》的目標一致：透過創新、便利的研發渠道和培訓，支援歐盟半導體行業並支援歐洲技術主權。

CEA-Leti 表示：“從材料供應商和裝置製造商到無晶圓廠公司、EDA、IDM、系統公司和終端使用者，至少有43家公司正式表示支援 Fames。”其中包括諾基亞、愛立信、Nordic、Soitec、ASML、ASM、AMAT、GlobalFoundries、IBM、英特爾、意法半導體、西門子、Orange、Meta、Stellantis、Valeo等公司，這種支援標誌著一個由初創企業、中小企業和全球行業領袖組成的充滿活力的生態系統的產生，表明FAMES試驗線正在引起業界的極大興趣。

在市場拓展方面，FAMES聯盟積極推動FD-SOI技術在物聯網、汽車電子、人工智慧等領域的應用。透過與產業鏈上下游企業的緊密合作，共同開發基於FD-SOI技術的解決方案，降低技術應用門檻，提高FD-SOI技術的市場滲透率 。

綜合來看，FD-SOI 技術憑藉其獨特優勢，在半導體領域已經取得了顯著進展，在物聯網、汽車電子等領域的應用不斷深化，這些國際龍頭企業在FD-SOI領域的投資和研發，在加速技術成熟的同時，也推動了相關產品和解決方案的商業化程序。

隨著技術不斷進步和成本的進一步降低，其應用範圍還將持續擴大。在邁向更先進製程的道路上，儘管面臨著諸多挑戰，但CEA-Leti、意法半導體、GlobalFoundries、三星電子和FAMES聯盟等機構和企業的積極佈局，為FD-SOI技術的發展注入了強大的動力。

在中國，FD-SOI技術同樣受到高度重視，政府的支援和本土企業的技術進步，共同推動了這一技術在國內的快速發展。

未來，隨著12nm、10nm和7nm 等FD-SOI技術的研發和落地，將持續致力於滿足不斷增長的高效能、低功耗需求，有望為半導體行業帶來新的突破，為全球電子行業帶來新的增長點。