意法半导体宣布计划利用其 300 毫米全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 工艺技术进军量子芯片代工业务。
意法半导体全球技术研发执行副总裁 Laurent Malier 于 5 月 21 日在公司新闻中心撰文称，公司的目标是成为量子计算行业的推动者。
Malier强调了意法半导体作为一家集成器件制造商 (IDM) 的竞争力，该公司拥有半导体制造工厂和专有工艺技术。该公司在法国克罗勒运营着一座 300 毫米半导体制造厂，并拥有自主研发的 FD-SOI 生产工艺。
传统计算机使用处于 0 或 1 状态的比特来处理信息。量子计算机则使用量子比特（qubit），根据量子力学原理，量子比特可以同时表示 0 和 1。量子计算依赖于叠加和纠缠等概念，其中多个量子比特相互作用。
随着量子比特数量的增加，可能的计算状态数量也会翻倍，这使得药物研发、先进材料设计、密码学和金融优化等复杂问题的计算成为可能，而这些问题对于传统计算机而言几乎是不可能解决的。能够创建和控制量子比特的专用量子芯片对于实现量子计算系统至关重要。
目前，量子计算领域正在开发多种方法，包括超导量子比特、离子阱、光子系统、中性原子和硅自旋量子比特。IBM、谷歌和Rigetti Computing主要专注于超导方法，而IonQ和Quantinuum则在开发离子阱系统。Pasqal和QuEra Computing致力于中性原子技术的研究。谷歌也在3月份宣布，已将业务拓展至中性原子研究领域。
在这些技术中，基于硅自旋量子比特的量子处理器因其能够利用现有的半导体制造基础设施，被视为一条极具商业化前景的途径，因而备受关注。英特尔于2023年公布了相关研究成果，imec则于2024年跟进。业内人士将意法半导体的表态解读为该公司正在硅基量子计算生态系统中定位自身的信号。然而，量子芯片的大规模生产对整个行业而言仍然是一个遥远的目标。
ST解释说，其FD-SOI工艺可在绝缘层上形成薄硅沟道，以减少漏电流并精确控制性能和功耗，从而支持硅基量子芯片所需的稳定性、精度和可重复性。
Malier表示：“该行业必须超越仅仅证明量子芯片可以运行的阶段，朝着创造可制造、可靠和可扩展的系统迈进。”
三星和ST扩大FD-SOI晶圆代工业务
三星电子与欧洲最大的半导体公司之一意法半导体（STMicroelectronics）自2014年起便开始在FD-SOI（全耗尽绝缘体上硅）技术领域展开合作，目前双方正将合作拓展至汽车和航天领域。意法半导体近期推出了一款新一代微控制器单元（MCU），并供应给埃隆·马斯克的太空探索公司SpaceX。作为该技术的共同研发者，三星电子也因此巩固了其在超高性能、低功耗MCU领域的地位。
据业内人士1日透露，三星电子通过与意法半导体（STMicro）的技术联盟，将FD-SOI技术与嵌入式存储器（片上存储器）和封装技术相结合，以确保其在汽车、物联网（IoT）和航天工业等领域芯片的代工能力。作为一项客户定制技术，它有望成为三星电子代工业务部门中长期收入结构的重要支柱。
简而言之，FD-SOI工艺是一种基于极薄绝缘基底的半导体工艺，可防止电流泄漏。在传统半导体中，晶体管放置在硅基底上，这会导致硅下方出现漏电。FD-SOI工艺则在基底上沉积一层类似极薄玻璃片的绝缘层，并将硅和晶体管放置在其上。这使得芯片能够实现超低功耗、低发热，并允许使用一种称为体偏置的性能提升功能。它还具有易于“调节”的优势，以适应不同的应用，例如，只需微调电压即可提升性能。
意法半导体（ST）为SpaceX提供的航天芯片“STM32V8”也采用了三星电子与意法半导体联合开发的FD-SOI工艺制造。该芯片满足近地轨道（LEO）环境所需的高可靠性和高速数据处理能力，并已应用于SpaceX的星链激光系统。基于此次供应，不仅意法半导体，三星的晶圆代工厂也被认为已为其客户群从汽车和物联网领域拓展至航天领域奠定了基础。
全球晶圆代工市场目前呈现两极分化的格局。在包括2纳米工艺在内的尖端市场，超小型化转型（例如从FinFET到环栅（GAA））正在进行中。与此同时，在对可靠性要求较高的成熟工艺中，超低功耗技术（例如FD-SOI）及其封装技术备受关注。三星电子在2纳米领域与台积电展开竞争，同时也在与意法半导体（ST）合作，拓展其在成熟工艺领域的市场份额。
一位晶圆代工行业人士表示：“FD-SOI 是一个稳定的市场，能够产生稳定的收入，因为它允许在成熟的工艺半导体中以低成本设计和生产定制芯片。”他还补充道：“三星电子和意法半导体基于长期的合作，正在通过改进超低功耗、内存集成系统芯片 (SoC) 来巩固其客户基础，这些系统芯片专为汽车、物联网和航天工业而设计，同时保持成本效益。”
自去年以来，三星电子将其FD-SOI工艺从之前的28纳米工艺推进至18纳米，并稳定了该技术，使其能够将MRAM集成到嵌入式存储器中。该工艺显著提升了电源效率、存储密度、数字密度、射频性能以及模拟/数字外设集成能力。三星电子去年已向意法半导体（ST）提供了样品，并于今年下半年开始全面量产。
三星电子与意法半导体的合作旨在从传统（成熟工艺）市场而非尖端工艺领域获得稳定的利润。一位三星电子官员表示：“我们瞄准的是汽车、物联网和工业市场，这些市场需要高可靠性、低功耗和高集成度的产品，我们将提供汽车级功率半导体工艺（BCD工艺）和包括嵌入式MRAM在内的SoC解决方案。”
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