【芯视野】FD-SOI发展的桎梏：“国有化”怪圈里的法国半导体

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集微网消息，40年前，FD-SOI技术诞生于法国CEA-Leti实验室，自此，这个为了满足当时法国原子能委员会（CEA）的电子需求而设立的机构成为纽带，将法国半导体与FD-SOI技术紧紧捆绑在了一起。

两者此后的发展曲线也呈现了惊人的相似性：法国半导体经历了从国有化向私有化的改革，但随着汤姆逊半导体业务轰然倒塌，法国在半导体产业的存在感日益稀薄；FD-SOI在1999年被胡正明列为与FinFET齐名的20nm以下两大路线，但随后却被FinFET“一路吊打”，至今曲高和寡。

曾有多位不同机构的分析师和业内人士对笔者表示，目前来看，由于缺乏大客户和生态支持，FD-SOI前景模糊。2015年，CEA-Leti当时的CEO也坦承，在FD-SOI上学到的教训之一是应该从一开始就建立生态。但问题是，与FinFET几乎同时起步的FD-SOI，为何迟迟无法建立生态、扩大市场？

FD-SOI的最大推手——法国半导体产业长久以来无法逃脱的“国有化”怪圈，或许正是问题所在。

从左至右分别为平面硅、FD-SOI、FinFET结构；图源：Semiconductor Engineering

成也“国有化” 败也“国有化”

3月初，英特尔欧洲投资计划定案，多数人将获得170亿欧元的德国视为最大胜利者，很少人注意到，英特尔对德国、意大利等地的投资均指向产能建设，但却选择将其在欧洲的研发中心建在法国，并计划建立代工设计中心，称将帮助提升英特尔的“高性能计算和人工智能设计能力”。

这种忽视在近期并不少见。就在英特尔宣布欧洲投资计划前夕，推迟已久的《欧盟芯片法案》正式发布，前所未有地几乎放开了对政府干预的所有限制，允许各国补贴欧洲的尖端芯片工厂。同样被忽视的是，时任欧盟轮值主席国的法国，对于法案内容的制定和发布，起到的关键作用。

这种“难以被取代的重要性”以及“容易被外界忽视”并存的特性，或许可以说，是法国半导体从上世纪后半叶持续至今的历史遗留问题，在这其中体现的“政府干预”正反面效应，值得借鉴。

法国半导体产业真正开始发展是在上世纪50年代，二战后的法国，面对美国已建立的先发优势，选择利用政府强有力的手推动本国航空航天、计算机产业的发展，以消弭差距。由法国三家电气公司的下属企业合并而成的法国国际信息公司（CII）正是在这一时期成立。

为了保障CII在本国获得半导体元件的供应，法国政府启动了“元件计划”，后来成为法国最大国家企业集团的汤姆逊公司，也在政府的推动下实现了对法国半导体总公司的控股，两家半导体业务合并成立的Sescosem，在后来很长时间里，都是法国半导体产业关键领域的领军企业。

诚然，对于半导体这样的资本密集型产业，在产业发展初期，政府的干预和推动是合理且必要的，起码到1970年以前，拥有政府干预的法国半导体发展要强于自由市场下的德国，这一时期，除了出现领军企业之外，ICEA-Leti等实验室成立，同样也为法国在欧洲半导体产业奠定了坚实的基础。

但70年代后，随着欧洲陷入经济衰退浪潮，过于依赖政府干预的负面效果显现，长期被屏蔽在市场竞争之外，让失去补贴的法国半导体企业无所适从。法国政府由此启动私有化改革，伴随着这一时期欧洲各国经济变得更加紧密，跨国贸易和投资变得更加频繁，法国半导体产业开始走向市场化。

但“国有化”思维根深蒂固，使得市场化并不彻底，上文提到的汤姆森公司成为私有化的漏网之鱼，更又一次在政府的帮助之下，在1986年将美国半导体公司Mostek收入囊中，也为其半导体事业的溃败埋下伏笔。

完成收购后的汤姆森半导体事业部随后的持续亏损，也使得法国政府在1987年不得不再次出手，推动汤姆森半导体事业部与意大利国有配件制造企业SGS合并后成立Thompson-SGS，这家公司在1998年被更名为更为人熟知的“意法半导体”，在这一年，汤姆逊公司出售了所持所有股份，汤姆逊半导体自此成为历史。

图源：网络

现在，很少有人将贵为欧洲半导体三巨头之一的意法半导体认定为法国企业，甚至其公司总部都设立在瑞士。这是法国在全球半导体产业存在感日益稀薄的又一例证，而法国政府私有化改革中对“国有化”的过分执着，需要为此负责。然而，类似的错误，在FD-SOI上，法国可能还要再犯一次。

无法开放的生态 失去的FD-SOI市场化机会

在FD-SOI发展上，除了IBM外（相关业务部门后卖给格芯），CEA-Leti在过去的几十年，一直没有放弃过FD-SOI市场化的尝试，除了不断将FD-SOI技术向更先进制程推进以外，CEA-Leti上世纪90年代剥离出的Soitec，凭借Smart Cut技术大大提高SOI晶圆产能并降低成本，进一步推动了FD-SOI技术商业化。

Soitec的Smart Cut技术；来源：Soitec

此外，在2015年年初，CEA-Leti成立了一个名为Silicon Impulse的设计中心，目标是创建一个生态系统，在这个生态系统中，提供从一个想法到产品的所有服务，其中重点在于降低FD-SOI工艺的进入门槛。“通过Silicon Impulse的一站式平台，28nm FD-SOI异构、低功耗设计将成为物联网社区的现实。”

然而这些尝试收效甚微。某半导体业内权威研究机构分析师对笔者表示，格芯是目前唯一将FD-SOI推向22nm的代工厂，其FDX工艺仅在德累斯顿工厂运行，2020年总出货量为每年31万片。所有代工联合生产的FD-SOI的总产量估计为每月3万片。“这与台积电在28nm 14万片/月的产量相比实在是太小了。”

爱集微咨询业务部总经理韩晓敏对笔者坦言，在台积电、英特尔等公司的推动下，FinFET发展至今已形成明确的迭代路径，而FD-SOI在技术上仍不成熟，没有清晰的迭代路径，设计公司考虑到产品今后的迭代，大多都更倾向于FinFET路线。除非有大公司大订单带动，否则FD-SOI短时间内仍将是“小众”的选择。

与FinFET相比，FD-SOI起步并不算晚，却屡屡错过入场好时机，从其生态发展进程来看，其实症结仍然是法国半导体的老毛病，即“国有化”。虽然CEA-Leti一直为FD-SOI扩大生态圈做出努力，但CEA-Leti本身就带有“国资”属性，其在FD-SOI合作的企业也大多与法国有千丝万缕的联系，例如意法半导体。

另外，与IMEC“对所有人开放的高水平、巨大的平台”不同，CEA-Leti一直被诟病其对于专利权的过分保护，其坚持“一个领域一个合作伙伴”的模式，根据合同进行研究，开发必要的“实验室到fab”技术，然后将其技术（包括Leti在项目之前和项目期间创造的全部知识产权）独家授权给合作伙伴。

“他们（IMEC）的产品可以在市场上获得竞争优势。而我们的客户必须为这种排他性买单。”2015年，CEA-Leti当时的CEO Marie-Noelle Sermeria在接受采访中这样说。在同一个采访中，她坦承从FD-SOI中学到的教训之一是，应该“从一开始就尝试建立一个对生态系统中的所有人开放的平台”。

但7年过去了，“开放”对于CEA-Leti乃至法国半导体仍难以做到，“国有化”魔咒甚至在产业链蔓延。集微网在《隐秘的国有化之路：法国Soitec更换CEO背后的玄机》中曾指出，政府背景控股份额在Soitec已经达到17.67%，而突然登场的新CEO则是INRIA（法国计算机科学与自动化研究所）的董事会成员。

值得一提的是，FD-SOI产业链核心技术，目前均牢牢把握在法国或与其相关的少数人手中。例如，最重要的SOI晶圆切割技术Smart Cut由Soitec把持，日本信越、中国台湾的环球晶均从Soitec获取授权，代工厂方面，三星和格芯均从意法获得授权，格芯曾宣布将独立开发7nm制程FD-SOI技术，但已宣布放弃。

显而易见的是，FinFET经过英特尔、台积电、三星的“三方厮杀”，得到了市场的充分验证，如今已进入资本兑现期，而几乎同一时间诞生的FD-SOI，仍在方块之地寻找破壁之法，“最适用节点”也随着平面硅技术的成熟从28nm来到22nm、16nm，而这个时机能否抓住，还得取决于FinFET成本下降的速度。

写在最后

客观来说，将FD-SOI难以走向更大市场，全部归结为法国半导体的保守和顽固，并不合理。这其中的原因还包括FD-SOI低功耗、高可靠性的特性难以在高速发展的消费电子市场得到完全体现，此外，其更具优势的模拟芯片领域，长时间停留在成熟制程，让FD-SOI难有“用武之地”。

但在任何一个新兴技术的发展道路上，“百花齐放”的市场化竞争永远是至关重要的，这是FD-SOI缺失的，也是法国半导体缺失的。当下节点，消费电子市场进入饱和期，汽车电子、物联网时代到来，可以说是FD-SOI扩大市场的最好机会，但FD-SOI准备好了吗？法国半导体准备好了吗？

业内流传的一则传闻是，英特尔曾向法国购买FD-SOI铜层厚度处理的专利但被拒绝，导致英特尔彻底放弃FD-SOI技术，转而选择了FinFET技术。传闻的真实性已无法考证，但可以肯定的是，FD-SOI生态需要一次真正的变革。拥抱市场，直面竞争，才有可能让FD-SOI的未来，变得明晰可见。（校对/隐德莱希）