當前，歐洲一家領先的科技試驗線正在公開征集下一代10納米和7納米FD-SOI技術的設計項目。FD-SOI技術在歐洲處于世界領先水平，其具備的超低功耗能力，適用于數字、模擬和射頻（RF）設計。在未來兩年內，若能從現有的22納米工藝技術，逐步過渡到高產量的300毫米晶圓上的10納米工藝，進而邁向7納米工藝，無疑將顯著增強歐洲半導體公司的競爭力。
3月19日下午，FAMES FD-SOI試驗線開展了針對企業使用該技術的公開征集活動，吸引了50人現場參與以及100人遠程參與。參與者涵蓋初創公司、跨國公司以及試驗線合作伙伴。尼克·弗拉赫蒂（Nick Flaherty）與位于法國格勒諾布爾的CEA-Leti的FAMES項目協調人就試驗線中的90臺設備以及嵌入式存儲器技術展開了討論。這些技術對于低功耗微控制器（MCU）、多處理器單元（MPU）、尖端人工智能和機器學習設備、智能數據融合處理器、射頻設備、5G/6G芯片、汽車市場芯片、智能傳感器與成像儀、可信芯片以及新型航天組件而言，都是不可或缺的。
CEA-Leti的FAMES試驗線開放獲取主席蘇珊娜·博內蒂爾（Susana Bonnetier）表示：“一個值得注意的現象是，參與者來自18個國家，其中大部分來自歐洲國家，也有部分國際參與者。產業界和學術界的參與呈現出良好的平衡，這讓我們深感欣慰。”
按照計劃，2027年將推出10納米FD-SOI工藝的測試芯片。FAMES試驗線項目協調員多米尼克·諾蓋（Dominique Noguet）稱：“我們提供了一系列豐富的元素，不僅僅局限于技術層面，還包括免費的路徑探索PDK（工藝設計套件），以及用于仿真和培訓的PDK，這些對于學術界而言可能更具吸引力。我們當前處于研發階段，能夠就性能提升的方法提供建議，并協助識別有價值的用例，且這些服務均為免費。此外，我們也吸引了對未來工藝發展感興趣的初創公司。”
該試驗線將在CEA-Leti牽頭的四個地點（包括愛爾蘭的泰恩德爾、奧地利硅實驗室和芬蘭的VTT）配備110臺設備，覆蓋光刻、擴散、蝕刻以及封裝等環節。CEA-Leti的試驗線將擁有90臺用于300毫米晶圓生產線的設備，其中30臺已安裝到位。生產線的核心是一臺193納米浸沒式光刻工具，自2023年12月起投入運行，該工具將采用自對準雙重圖案化（SAPD）技術實現10納米制程。諾蓋指出：“這正是行業人士期望用于拓展浸沒式光刻和極紫外光刻（EUV）之間邊界的工具。實際上，這并非設備本身的問題，而是工藝層面的技巧，以此推動深紫外光刻（DUV）達到極限。”
諾蓋還提到：“我們在試驗線上大約有30套系統，這些是前端最為關鍵的部分。下一批設備將更多地用于中間和后端（BEOL）的蝕刻和沉積。雖然不會構建完整的BEOL堆棧，但足以進行器件的電氣測試。若后續需要轉移至工業領域，可由第三方承接。”10納米技術已相對成熟，FAMES將提供FD-SOI先進節點性能評估的路徑探索PDK，以及用于測試設計的多項目晶圓（MPW）的PDK。同時，還將開發特定的工藝步驟、模塊、集成流程并展示結果，提供FAMES技術的教育和培訓。諾蓋表示：“自2022年以來，我們一直在開發10納米模塊，工藝和PDK之間存在著相互反饋。我們將逐步豐富PDK中的功能，因為這與我們的硅工藝同步推進。”
嵌入式非易失性存儲器是重點關注領域之一。由于閃存難以縮小至22納米，更無法滿足10納米和7納米的要求，因此新的存儲技術應運而生。首先被采用的是氧化物電阻式隨機存取存儲器（OXRAM），因其目前最為成熟，CEA-Leti已擁有該技術的樣品。諾蓋稱：“現在我們專注于鐵電存儲器（FRAM）和鐵電場效應晶體管，將所有內容集成在一個晶體管中，把鐵電材料置于晶體管的柵極上，用于未來技術，這可在后端完成。”這將作為PDK的附加組件。盡管商業公司已在微控制器中使用磁阻式隨機存取存儲器（MRAM），但FAMES試驗線旨在將其應用于安全應用和超低功耗人工智能的內存計算。諾蓋表示：“我們擁有更先進的存儲器，即MRAM。我們與其他合作伙伴協同工作，技術在聯盟中共享，我們需要整合各個部分以達成目標。”
在技術開放方面，首先開放的將是數字仿真工藝，隨后是射頻和模擬工藝，之后將針對7納米節點進行發布。博內蒂爾表示：“因此，我們是隨著技術的成熟逐步開放的。一些模塊可獨立使用，具有3D結構，中間層和最后一層帶有硅通孔和銅墊，用于小芯片。第四項提供的是針對設計人員的FD-SOI培訓。”諾蓋稱：“我認為測試芯片將在2027年推出。我們有針對特定設備的特定掩模組，10FD涵蓋數字和射頻，因此我們將了解射頻的性能，掩模組上的庫對于數字部分更為豐富。對于7納米，我們能否進一步推進這項技術仍是一個有待解決的問題。”
CEA-Leti首席執行官塞巴斯蒂安·多韋（Sébastien Dauvé）表示：“這些新技術能夠被歐盟芯片利益相關者采用至關重要。因此，FAMES從戰略上進行了結構設計，以充分利用這些技術，支持歐盟半導體價值鏈的各個領域。”歐洲芯片聯合企業（Chips joint undertaking）執行董事雅里·基納雷特（Jari Kinaret）稱：“我們關注到這一倡議，預計它將超越單純的試驗線范疇，成為可持續、有韌性和創新的歐洲愿景的一部分。它將產業界、中小企業、初創公司和研究機構匯聚在一起，構建一個開放獲取的生態系統，將想法轉化為具有影響力的解決方案，在各個層面促進合作與創新。”該聯合企業還在支持歐洲其他六條試驗線，包括比利時imec的亞1納米試驗線。
網絡巨頭諾基亞是FAMES外部工業咨詢委員會的成員，也是關鍵的工業合作伙伴之一。諾基亞移動網絡片上系統開發負責人德里克·烏爾巴尼亞克（Derek Urbaniak）表示：“試驗線的進展對于諾基亞的片上系統（SoC）PiCo研究計劃至關重要。諾基亞的PiCo研究小組期待收到FAMES聯盟的結果和報告，并可能利用他們的試驗線和服務進行我們自己的驗證工作和產品開發。”
汽車制造商Stellantis先進電子與半導體跨項目負責人安東尼奧·富加蒂（Antonio Fuganti）稱：“這一倡議將對歐洲芯片和應用的發展產生重大影響。通過將產業界、中小企業和研究機構聚集在一起，它提供了從研究向工業應用加速轉型的機會，提升了競爭力。”
參考文獻
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