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FD-SOI将迈入7nm时代,本土产业链加速完善!

更新时间 2026-09-21来源 芯智讯正文 8472字阅读约 27分钟26 张图片
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2026年9月20日,第11届上海FD-SOI论坛如期在上海举办,本届会议由芯原股份(VeriSilicon)主办,汇聚了来自格芯、Soitec、新傲芯翼、MIPS等全球半导体产业链核心企业,以及IBS、清华大学、新加坡国立大学等顶尖产业研究及学术团队,分享了FD-SOI(全耗尽绝缘体上硅)技术的最新进展。

芯原股份董事长、CEO兼总裁戴伟民(Wayne Dai)在开幕致辞中披露了FD-SOI的技术根基、产业里程碑与中国本土化布局的最新进展。国际商业战略公司(IBS)首席执行官Handel Jones则系统阐述了人工智能(AI)如何重塑全球半导体产业格局,并深入分析了FD-SOI技术在这一变革中的关键角色。

AI驱动下,2035年全球半导体市场将超4.6万亿美元

Jones首先展示了IBS对半导体市场的长期预测。数据显示,全球半导体市场将从2020年的4467亿美元增长至2026年的1.586万亿美元,2030年达到2.585万亿美元,2035年进一步攀升至约4.678万亿美元。这一增长的主要驱动力来自生成式AI和代理式AI(Agentic AI)的快速发展。

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“生成式AI带来了数据中心资本支出的大幅增长,尤其是英伟达GPU的需求激增。”Jones表示,“而代理式AI进一步推高了数据中心的资本支出,2026年预计将达到1.1万亿美元,2027年将保持类似水平。”他特别提到,Claude等代理式AI应用的广泛使用,需要大量推理词元(tokens),这直接拉动了对高性能计算芯片的需求。

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△Handel Jones

IBS的数据显示,美国和中国在AI词元日消耗量上呈现爆发式增长。到2030年第一季度,中国每日AI词元消耗量预计将达到3500万亿个,美国将达到2250万亿个。

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Jones强调:“为了生成如此庞大的令牌量,必须大幅降低词元成本。英伟达正在通过新一代系统实现这一目标,从Hopper系统的每百万词元4.20美元,降至Blackwell系统的0.12美元,再到Rubin系统的0.01美元。”

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数据中心资本支出飙升:机遇与挑战并存

Jones还详细分析了全球主要科技公司的数据中心资本支出趋势。亚马逊、Alphabet、微软、Meta等巨头2026年的资本支出预计将分别达到2200亿、2000亿、1750亿和1375亿美元,推动数据中心总资本支出达到1.1万亿美元,同比增长92.5%。

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然而,Jones也警告称,这一雄心勃勃的支出计划面临重大挑战。“主要挑战在于能否获得足够的半导体和电力供应。”他指出,晶圆和封装产能的短缺正在影响供应链,许多产品的供需比例显示,先进制程芯片(如≤2nm的逻辑芯片和加速器)的供应紧张状况将持续到2028年。

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DRAM与NAND市场增长强劲,但隐忧犹存

在存储器市场方面,Jones预测DRAM市场将在2030年达到1.08万亿美元,2035年进一步增长至1.84万亿美元。而DRAM市场的高增长主要来自AI推动的每GB平均单价上涨以及出货量增长(2026年预计增长约18%)。

2026年和2027年DRAM厂商资本支出大幅增加(美光2026年资本支出326亿美元,同比增长114.8%;SK海力士310亿美元,同比增长100%)。同时,DRAM技术正在向4F2结构迁移,这是一种垂直沟道晶体管结构,可以在相同面积内实现更高存储密度。两者叠加带来的结果是,DRAM产能扩张速度将超过需求增长速度,可能导致供过于求。

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IBS还指出了三个降低DRAM需求的技术趋势:

1. 新算法减少DRAM需求,增加SRAM用量:推理场景下,算法优化可以降低对DRAM容量的依赖,转而增加SRAM的使用。SRAM速度更快、功耗更低,但成本更高、容量更小。这一趋势如果持续,将削弱DRAM在推理市场的需求。

2. NAND辅助解码成为新架构:利用NAND闪存来支持处理器的解码任务,是一种新的架构思路。NAND成本低于DRAM,如果能在部分场景替代DRAM功能,将进一步压缩DRAM需求。

3. 推理市场从HBM转向LPDDR5X/LPDDR6:这是最关键的结构性变化。HBM虽然带宽极高,但成本昂贵——每1GB离散DRAM需要3GB的DRAM来支撑HBM。而LPDDR5X和LPDDR6在推理场景下具有更好的性价比。如果推理成为AI计算的主要负载,那么DRAM的需求结构将从HBM转向LPDDR,单位算力对应的DRAM用量可能下降。

IBS警告了DRAM市场面临的两个宏观风险:

1、2027年下半年或2028年上半年可能出现全球衰退,这将削弱消费者支出,进而影响消费电子(PC、手机、电视等)对DRAM的需求。

“DRAM短缺已经对2026年多个应用领域的出货量产生负面影响。”Jones援引数据指出,2026年个人电脑出货量将下降19.4%,智能手机下降22.6%,电视下降17.3%,汽车下降5.0%。

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2、数据中心资本支出在2028年下降的概率正在增加。数据中心是当前DRAM需求增长的核心引擎,如果资本支出放缓,DRAM市场将失去最重要的增长动力。

IBS对于DRAM市场的最终判断是:

长期(至2030年):DRAM市场将因AI推理需要更多令牌(tokens)而保持强劲增长。令牌生成需要大量内存带宽和容量,这是DRAM需求的根本支撑。

短期风险:资本支出过热、4F2迁移带来的产能扩张、算法和架构优化降低DRAM需求、全球衰退风险、数据中心资本支出可能下降——这些因素可能在2027-2028年形成调整压力。

CXMT表现突出:IBS特别点名长鑫存储(CXMT),认为其表现“outstanding”。

对于NAND市场,IBS认为,NAND短缺可能将持续,但是Compute NAND (SLC and MLC)和Storage NAND (TLC and QLC)市场将分化。

而NAND短缺的核心驱动力有两个:

1. 数据中心需求爆发:AI推理系统和超大规模数据中心对Enterprise SSD的需求呈几何倍数增长。此外,传统HDD持续出现结构性缺货,促使大批订单转向QLC Enterprise SSD。

2. 每GB价格高企:NAND合约价格在2026年第一季度环比涨幅超过55%,第二季度预计进一步上涨70%至75%。消费级1TB SSD的价格从2025年底的约45美元几乎翻倍。

IBS还对中国NAND大厂长江存储(YMTC)给予了极高评价。YMTC 2026年第一季度营收达67亿美元,第二季度预计约115亿美元。“YMTC在NAND存储堆栈下的逻辑芯片设计非常创新,其IPO估值预计将很高。”

代理式AI智能手机与物理AI:新增长引擎

Jones将代理式AI智能手机视为智能手机市场的新增长点。他预测,代理式AI智能手机出货量将从2026年的1550万部激增至2035年的13.3亿部,占智能手机总出货量的近50%。这些手机需要150-200 TOPS的NPU算力,将采用1.4nm或2nm制程,并搭配LPDDR6或LPDDR7内存。

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在物理AI领域,Jones特别强调了中国在机器人领域的领导地位。他预测,到2035年全球人形机器人产量将达到1178万台,其中中国占比约75%。“中国公司在机器人技术方面具有领先优势,这将为FD-SOI等半导体技术带来巨大机遇。”

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智能眼镜市场也被Jones视为重要增长点。他预测,智能眼镜半导体市场将从2025年的16.07亿美元增长至2035年的596.45亿美元,中国市场份额将从19%提升至48%。

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晶圆代工市场:先进制程竞争加剧

在晶圆代工市场,Jones预测到2035年市场规模将达到1.037万亿美元,其中≤2nm制程的市场价值在2030年将达到1774亿美元。台积电将在2030年占据90%的先进代工市场份额,其≤2nm晶圆产能将达到每月30万至35万片。

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“三星的第二代2nm制程在PPA方面与台积电的2nm具有竞争力,英特尔18A也在改进中。”Jones表示,“但英特尔的晶圆厂产能已被内部需求全部预订。”

Jones还指出,成熟制程产能目前过剩,但未来将出现短缺,尤其是28nm制程将因成像应用需求而紧张。他特别提到:“GlobalFoundries的22nm FD-SOI需求强劲,表明 specialty technology 的重要性。”

在演讲中,Handel Jones还详细分析了全球主要半导体公司的资本支出(CAPEX)趋势。IBS数据显示,全球主要半导体公司的总资本支出将从2025年的1632.7亿美元增长至2026年的2584.4亿美元,增幅高达58.29%。

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从具体公司来看,台积电(TSMC)2026年资本支出预计为620亿美元,较2025年的409亿美元增长约51.6%,继续稳居全球半导体资本支出首位。三星电子同样预计支出620亿美元,较2025年的329.1亿美元大幅增长88.4%,显示出其在存储器和先进制程领域追赶台积电的强烈意图。

存储器厂商方面,美光科技(Micron)2026年资本支出预计为326亿美元,较2025年的151.8亿美元增长114.8%;SK海力士预计为310亿美元,较2025年的155亿美元增长100%。两家公司的资本支出翻倍,反映出AI驱动下HBM和高端DRAM需求的爆发式增长。

中国厂商方面,长鑫存储(CXMT)2026年资本支出预计为81亿美元,较2025年的71.1亿美元增长13.9%;长江存储(YMTC)预计为75亿美元,较2025年的51.8亿美元增长44.8%。中芯国际(SMIC)2026年资本支出预计为68亿美元,较2025年的81亿美元下降16.0%,显示出其在成熟制程扩张上的谨慎态度。

值得注意的是,英特尔(Intel)2026年资本支出预计为200亿美元,较2025年的146.5亿美元增长36.5%,但其晶圆厂产能已被内部需求全部预订。此外,“其他”半导体公司合计资本支出预计为352.4亿美元,较2025年的318.6亿美元增长10.6%。

Jones指出,这一轮资本支出扩张的主要驱动力来自AI数据中心建设、先进制程竞赛以及存储器需求增长。但他也警告,资本支出的高速增长能否持续,取决于数据中心公司能否获得足够的半导体和电力供应,以及全球宏观经济环境是否稳定。IBS预测,半导体行业资本支出在2026年大幅增长后,2027年仍将保持高位,但2028年可能面临调整压力。

晶圆厂资本支出持续增长,对于WFE(Wafer Fab Equipment,晶圆制造设备)厂商是非常有利的。IBS预计,WFE支出将占据晶圆厂总资本支出的的约70%。

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中国半导体产业:竞争力持续增强

Jones高度评价了中国半导体产业的进步。他展示的数据显示,中国公司在多个领域的全球竞争力持续提升,从2020年到2035年,融合处理器、显示驱动、SiC MOSFET、NAND、MCU等产品的全球竞争力评分均有显著提高。

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“中国半导体公司在中国市场的供应能力不断增强,产品组合变得非常有竞争力,设计能力也在加强。”Jones表示,“关键需求是获得足够的晶圆产能,未来许多技术领域将出现短缺。”

他特别提到,CXMT和YMTC的表现非常强劲,VeriSilicon在中国拥有众多客户,华为的LogicFolding技术对Ascend处理器和Kirin芯片非常有效。

FD-SOI:与FinFET同源的CMOS延续方案

Jones看来,AI驱动的半导体行业增长,也将极大推动FD-SOI生态的发展,而先进制程发展受限的中国市场,FD-SOI前景更为广阔。

芯原股份董事长、CEO兼总裁戴伟民(Wayne Dai)在大会开幕致辞中回溯了FD-SOI技术的起源:2001年,加州大学伯克利分校胡正明(Chenming Hu)教授团队首次提出两大技术方向,用于将CMOS工艺推进到20nm以下节点,分别是3D全耗尽的FinFET,以及2D全耗尽的FD-SOI,二者并非替代关系,而是面向不同应用场景的互补技术路线。

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普通的体硅晶体管,电流通道下方是厚厚的硅,需要靠掺杂来隔离。SOI(绝缘体上硅)则拥有顶层硅(Top Silicon)、埋氧层(BOX,Buried Oxide)和底层硅(Handle Wafer)三层结构。其中,“埋氧层”就是绝缘层,它切断了顶层硅和底层硅之间的电气连接。这带来了三大好处:消除了寄生电容,电流跑得更快;漏电流大幅减少;因为绝缘层隔离,外界干扰和射线很难影响。

而FD-SOI,它是顶层硅极薄(通常10nm以下)是SOI,薄到整个硅层都被耗尽(这就是“全耗尽”名字的由来)。

FD-SOI的核心技术特性可概括为:

1、超薄体 (Ultra-Thin Body):极薄的硅膜是实现“全耗尽”物理机制的前提。它与超薄埋氧层共同构成了 UTBB (Ultra-Thin Body and Buried Oxide,“超薄体与超薄埋氧层”)结构,是先进 FD-SOI 节点的关键。

2、埋氧层 (Buried Oxide):BOX 层提供了全介质隔离。这种结构从根本上消除了传统体硅 CMOS 中的寄生晶闸管路径,使器件天然免疫闩锁效应。

3、全耗尽 (Fully Depleted):由于顶层硅膜极薄,晶体管在关断状态下,沟道区域会被完全耗尽,这消除了传统体硅晶体管中困扰已久的漏电流问题。

4、无沟道掺杂 (No Channel Doping):与依赖离子注入调整阈值电压的传统工艺不同,FD-SOI 的沟道通常接近本征(无掺杂),这显著降低了随机掺杂波动 (RDF),改善了器件的一致性。

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相比之下,FinFET依托3D立体鳍片结构,在云端高性能计算、旗舰消费电子等追求极致算力的场景占据主导地位;而FD-SOI凭借天然的低功耗、高集成度、强模拟数字融合能力,成为边缘场景的最优技术载体。

戴伟民明确指出,FD-SOI和FinFET这两种技术路线不存在非此即彼的淘汰关系,而是分别覆盖不同的核心市场,因此需要“双腿并行”。

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FD-SOI开始从28nm进入7nm节点

从FD-SOI产业过去十余年的关键落地节点来看,当前全球FD-SOI技术迭代已经进入加速期:

特别是在2025年1月,欧盟总预算8.3亿欧元的“FAMES先导线”(基于FD-SOI技术)在布鲁塞尔正式启动,由8个国家的11家产业与学术机构联合参与,匹配欧盟“芯片法案”的先进工艺布局目标;2026年1月,FAMES先导线正式交付首款10nm FD-SOI路径探索PDK;2026年6月,7nm FD-SOI节点的栅极级SADP光刻工艺实现,标志着FD-SOI工艺即将推进到7nm及以下先进节点。

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当前FD-SOI的工艺路线已经形成从28nm、22nm、18nm、12nm,到10nm、7nm及以下的完整迭代路径,彻底打破了行业此前“FD-SOI仅停留在成熟节点”的刻板认知。

需要指出的是,28nm/22nm的FD-SOI,在功耗和性能上可以媲美甚至超越昂贵的12nm/7nm FinFET(鳍式场效应晶体管),但成本更低。这也使得,无需昂贵的先进光刻机,就有可能实现更好性能。

FD-SOI市场:2030年将达550亿美元

Jones也对FD-SOI技术进行了深入分析。Jones指出,FD-SOI相比体硅CMOS或FinFET具有更低的功耗和更好的高频性能。格罗方德(GlobalFoundries)的22nm FD-SOI(22FDX)已在2025年实现大规模量产,证明了该技术的优势。

“FD-SOI对于高频应用非常有效,截止频率可能超过500GHz,且具有良好的线性度。”Jones表示,“Wi-Fi 7和Wi-Fi 8采用FD-SOI可能比其他技术具有更低的功耗。”

格罗方德首席执行官Tim Breen则预计,未来十年内,我们将进入物理AI(Physical AI)时代。而物理AI的系统需求恰好与格罗方德的FD-SOI技术的固有优势形成了结构性匹配。

目前FD-SOI在28nm制程下已量产,22nm大规模量产,18nm接近量产。Jones预测,到2030年FD-SOI总市场规模达550亿美元。未来在16nm及更先进的制程节点上,采用 FD-SOI 工艺相对于其他竞争技术,可以实现双位数百分比的成本降低,比如在5nm,成本可降低高达28%。

“FD-SOI在2030年可能占据更高的晶圆代工市场份额。”Jones强调,“下一代FD-SOI比22FDX具有更大的市场潜力,STMicroelectronics的18nm FD-SOI预计将实现增长。”

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IBS预计,预计到2030年,从市场渗透率来看,FD-SOI 在成熟节点(22nm、28nm)渗透率极高(88%–90%),在先进节点渗透率较低(5nm节点仅15%)。FD-SOI 在“5nm/7nm/16-12nm/22nm/28nm 五个节点合计市场”中的占比将达到38.6%。

中国FD-SOI市场前景广阔

Handel Jones还为与会者描绘了一幅AI驱动下半导体产业波澜壮阔的发展图景。从数据中心到代理式AI智能手机,从人形机器人到智能眼镜,AI正在创造前所未有的半导体需求。而FD-SOI技术凭借其独特的性能优势,将在这一浪潮中扮演重要角色,尤其在中国蓬勃发展的物理AI生态系统中。

Jones特别指出,FD-SOI在中国具有广阔的应用前景,尤其适合物理AI应用。他列举了智能眼镜、智能手表、机器人(2035年超过800万台人形机器人)、汽车电子等应用领域。

中国公司使用FD-SOI进行物理AI应用将非常有益。”Jones表示,“FD-SOI的低功耗和高频特性使其成为这些应用的理想选择。”

尽管前景乐观,Jones也警告了潜在的经济风险。他提到,美国消费者债务正在增加,中国继续高度依赖出口,AI将减少许多行业的就业。“如果出现全球衰退,将影响半导体市场。”他特别指出,2027年下半年或2028年上半年可能出现全球衰退,数据中心资本支出在2028年可能下降。

然而,Jones对长期前景仍持乐观态度。“半导体市场在未来将经历低迷,但长期将实现强劲增长。关键因素是低迷阶段的时机和深度。”

中国本土化突破:12英寸FD-SOI产线与产业链落地

本届论坛最受瞩目的中国本土进展是,2026年8月锐立平芯(SOI Micro)完成由长存资本、光谷科创投等机构领投的B轮战略融资,将建设中国首条FD-SOI大规模量产线。

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据戴伟民介绍,SOI Micro成立于2022年,是国内首家专注FD-SOI先进工艺的晶圆制造企业,叠加此前NSIG(沪硅产业)收购Soitec 14.5%股权、上海新傲获得Soitec Smart-Cut技术授权,目前国内已经形成从12英寸FD-SOI衬底供应到晶圆制造的完整本土产业链。

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根据新傲芯翼300mm SOI路线图显示,其HVSOI、RF SOI、Si-Ph SOI衬底产品已于2026年量产,主要覆盖功率、射频和硅光领域。而FD-SOI专用衬底(对衬底质量要求极高,认证周期长)正处于2026年试产(Pilot Run)阶段,预计2027年实现大规模量产(Mass Production)。

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在300mm SOI晶圆量产进展方面,新傲芯翼(SimWings)常务副总经理王克睿则透露了四大关键信息:一是产品已合格,BCD、RF和硅光子学等产品已通过认证;二是清洁且受保护的IP,与Soitec持续合作,将许可证从200mm扩展到300mm;三是安全的SOI供应链,特别是针对中国市场,NSIG内部完全保障晶圆供应,确保300mm SOI供应,产品已获客户认证;四是可靠的300mm SOI产能,到2026年产能达33K晶圆/月,每年100万片以上的产能扩张已在规划中。

国内FD-SOI产业链的落地,将直接支撑四大高潜力核心市场:车载电子、IoT与可穿戴、移动通信、5G/6G雷达、边缘AI。

根据论坛现场披露的市场数据显示,全球FD-SOI的月度等效晶圆需求将从2026年的约71.6万片,持续增长至2030年的127.6万片,MCU、显示驱动、图像传感器等细分赛道都将保持稳定的两位数年复合增长率。

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FD-SOI的未来

格罗方德CEO Tim Breen在本次论坛上还展望了FD-SOI技术的未来路线图,并宣布“新一代FDX创新即将到来”。他指出了四个关键的发展方向:

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1. 先进材料与器件:通过材料和应变创新,实现更高的性能和更低的功耗;

2. 集成AI存储器:嵌入式存储器赋能边缘AI和存内计算(Compute-in-memory);

3. 下一代RF与量子技术:为5G/6G连接和新兴量子系统带来RF创新;

4. 3D系统集成:3D异质集成,将传感、计算和存储结合在一起。

Tim Breen强调,随着AI从云端走向物理世界,半导体行业正迎来一个新的创新周期。而FD-SOI技术凭借其在能效、RF性能和集成存储方面的独特优势,将成为推动物理AI发展的核心底层技术。

编辑:芯智讯-浪客剑

文章标签算力芯片
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