不过，在开发下一代FD-SOI和FinFET技术所需工艺时，两种晶体管技术工艺都面临着同样的问题，包括设计和工艺系统性缺陷激增、制程误差冗余缩减、工艺程序变化不断等等。
虽然综合了检测、测量、数据分析的工艺控制解决方案，对IC制造商解决工艺难题起到了重要作用，但由于FD-SOI和FinFET晶体管存在器件架构和材料上的根本性差异，每一种技术都需采用特定的工艺控制策略，以便晶圆厂商能发现、确定并解决工艺中的相关问题。
FD-SOI（全耗尽型绝缘硅）技术正应用于物联网、汽车和机器学习等相关设备中。目前28纳米FD-SOI设计节点已全面投产，22纳米和12纳米正在开发中，并有望扩展至10纳米以下的设计节点。
FD-SOI技术是一种平面工艺，通过使用不同的起始衬底来杠杆化和延伸现有批量CMOS平面制造工艺的性能。FD-SOI的衬底中，在硅基底上布有一层超薄的氧化物薄膜以充当绝缘层。
与传统的块状硅技术相比较，FD-SOI技术能提供更好的电晶体静电特性，也能降低影响元件性能的泄漏电流。SOI衬底由晶圆厂商制造，而晶圆厂商必须完成特定的检测和测量控制，才能确保基板生产达到IC制造商的必需规格。
晶圆厂商需要依靠的工艺控制系统，包括：
无图案晶圆缺陷检测仪，帮助晶圆厂商优化工艺，确保最终成品不出现微尘粒子、堆垛层错、滑移线、划痕和其他缺陷。裸晶圆几何测量系统，能确保达到基板平整度，边缘辗轧和前后端线纳米形貌等要求。薄膜测量系统，可优化和控制SOI薄膜叠层的厚度和均匀度。
FD-SOI的器件制造工艺与体硅CMOS工艺非常相似。所以，大批量CMOS工艺控制的方法也适用于FD-SOI，包括使用图案化和无图案晶圆缺陷检测仪进行在线缺陷监测和工艺工具鉴定等。不过，在包括薄膜测量和套刻测量的FEOL测量上还是有差异。
用于FD-SOI衬底的薄表面堆栈是透明的，所以需要薄膜和套刻测量系统的光学技术和先进的建模/算法，以便能准确建模，并有效测量该衬底堆栈上的架构。
相对于FD-SOI，主要用于高性能器件（如GPU和CPU）的FinFET已实现45纳米、28纳米、16/14纳米和10纳米逻辑设计节点的全面投产，而7纳米预计在今年也会正式量产。
FinFET的创新性3D晶体管架构，可让IC制造商生产出尺寸更小、速度更快、功耗更低的器件。在1Xnm设计节点上生产FinFET涉及到多重图案化技术的使用，比如使用自对准四重图案化技术，可以实现预期器件的最终尺寸，但这大大增加了晶体管生产的工艺步骤。
所以，FinFET的工艺控制不仅需要高灵敏度检测和测量系统来解决较小的关键缺陷和三维器件结构，而且还需要高生产率来有效监测和控制因使用多重图案化技术而增加的工艺步骤。
考虑到FinFET 3D晶体管架构，主要的测量难点在于精确测量与器件性能相关的各种参数-例如鳍片的侧壁角度，复杂薄膜堆叠的厚度以及图案套刻的误差。随着多重图案化技术的应用，套刻测量系统还必须能准确和有力地反馈层内和层间套刻误差。
支持FinFET生产的关键测量系统包括：
SpectraShape 10K，测量器件形状和关键尺寸Archer 600和ATL，测量重叠误差SpectraFilm F1，测量薄膜厚度
由于FinFET的制造尺寸较小而工艺步骤较多，所以缺陷检测仪需要高分辨率、光学滤波和算法来最优地提取噪声图像中的缺陷信号，同时也需要高吞吐量来覆盖全晶片检测。有了这些属性，缺陷检查和审查系统就可以从一系列工艺程序中发现，识别并控制极小的关键缺陷。
为了确保能找到所有的关键缺陷类型，晶圆厂商有多方面的检测方法，包括：
厂内光罩检测，监测并再认证可能会影响到全掩膜版关键缺陷的光罩多功能缺陷查找法，用光学图案化晶圆检测仪和电子束审查工具查找出所有系统缺陷类型，并显示出晶圆级缺陷特征，可帮助工程师识别缺陷源对关键缺陷进行内联和工具监控，快速识别影响良率的偏移
电动 汽车 成为碳化硅技术创新重要平台
在未来十年， 汽车 产业将逐渐完成从内燃机向电动化的转变，新能源 汽车 市场将取得高速发展。这极大推动了SiC等市场的发展与技术创新。在谈到技术创新趋势时，Jean-Marc Chery表示，从最终应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延层和原材料等多个层面，第三代半导体都有着大量的创新发展空间。
“我们一方面在模块层面进行技术改进，电动 汽车 特别是与SiC相关的车用场景对改进逆变器、车载充电机和DC/DC变换器性能的要求十分强烈。另一方面，在制造工艺层面，我们量产的第三代SiC采用平面制造技术，已累计生产了成千数万片片晶圆，积累了大量的研制经验。我们的用户都能受益于这种可靠且高性能的第三代技术。同时我们也在开发第四代制造技术，并计划不断提高MOSFET的高应力和电气性能。”Jean-Marc Chery表示。
“原材料和外延层方面也是实现碳化硅技术发展的重要环节。意法半导体两年前收购了 Norstel公司，填补了6 英寸晶圆的制造技术。试验结果证明，我们的产品技术性能高于竞争对手。最近，我们还交付了首个8英寸碳化硅晶圆，并计划在8英寸碳化硅晶圆上率先制造测试二极管，进行MOSFET流片和测试。” Jean-Marc Chery说。
电动 汽车 的应用与发展已成为碳化硅等第三代半导体技术创新的重要平台。Jean-Marc Chery表示，从应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延和材料，ST将成为为数不多的供应链完全垂直整合的半导体公司之一。这种全垂直整合的发展模式对供应链的掌控与在市场中的竞争都是一个重要的优势。
特斯拉Model 3是第一个采用碳化硅功率器件的电动车车型，据悉采用的就是来自意法半导体的650V SiC MOSFET器件。相比Model s/x上采用的IGBT，SiC MOSFET能带来5% 8%的逆变器效率提升，对电动车的续航能力有着显著提升。
半导体技术朝多元化演进
第二部分是存储器，包括NAND闪存和DRAM内存。它们在存储容量和能耗方面也遵循上述原则，产品变得越来越节能，性能越来越好。
第三类是多元化半导体世界。在这个世界，并不追求极致的先进工艺，但却需要特色的工艺技术。首先是成熟的 0.5 微米到110 纳米的8英寸晶片制造技术，其次是成熟的19纳米到28纳米的12英寸晶片制程。我们将28 纳米视为晶体管栅极的创新技术，用于制造成熟的12英寸晶片。当然，这个多元化产品的半导体世界很快就会开始用16 纳米 FinFET技术设计制造嵌入式处理解决方案和电源管理解决方案，以满足 汽车 和某些特定工业应用需求。另外,还有一条技术路线是10/12纳米的FD-SOI技术。
“在这个多元化的世界里，技术节点分布的非常广泛，从0.5微米到110纳米的8英寸，再从19纳米到28纳米成熟的12英寸，然后再到FinFET双重图形和三重图形工艺。这就是我所看到的现状和趋势。”Jean-Marc Chery表示。
意法半导体将专注三大趋势：智能出行、电力和能源、物联网和5G。2020年以来，这三大趋势加速发展，并推动市场对半导体产品的需求。随着混合动力和插电式电动 汽车 及其支持基础设施的互联、数字服务和应用的普及，未来将会从传统 汽车 转向更智能的移动解决方案。意法半导体可以提供广泛的产品组合，如基于碳化硅技术的功率器件和用于电动 汽车 的电池管理解决方案，以及多核微控制器等。在电力和能源方面，随着人们越来越依赖互联网和云服务，数据中心容量不断扩大，进一步增加了对能源需求，需要大幅提高基础设施的运营效率，升级配电网络，布署智能电网。在物联网和5G方面，意法半导体希望支持智能、互联的物联网设备发展，为设备制造商提供产品和相关开发生态系统。
承诺2027年日常运营100%使用可再生能源
绿色发展越来越受到全球各国重视。在今年全国两会期间，碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。意法半导体对绿色理念也十分重视，在采访中Jean-Marc Chery宣布，意法半导体将于2027年实现碳中和目标，承诺到2027年，日常运营中100%使用可再生能源。
“凭借我们的处理器解决方案、电力电子解决方案和模拟器件解决方案，意法半导体将成为减少排放和建设美好地球的重要推动者。” Jean-Marc Chery说。为了达到这个目标，意法半导体将升级改造Crolles和Agrate工厂的PFC处理设备，让这两处工厂的PFC 排放为零，同时优化电力和能源消耗。在制定严格的降低电力和能源消耗计划同时，意法半导体承诺100%使用可再生能源。意法半导体还尽力降低货物运输和员工出行产生的排放，尽量采用线上的方式开展业务，和客户交流。
Jean-Marc Chery强调，半导体技术有助于实现更低的功耗和更少温室气体包括二氧化碳的排放。半导体不会引起这些问题，而是解决这些问题。如果世界想要大幅节能减排，并增加设备数量和服务，满足 社会 需求，那么半导体行业是解决方案。
在半导体这个技术高度密集的行业，大者恒大，强者愈强的规律体现得非常明显。业内常有这种说法：行业老大吃肉，次席喝汤，而第三名只能勉强维持生存。这在一定程度上体现了相关企业的生存现状，特别是在各细分领域，以上说法还是很形象的。
不过，世事无绝对，特别是对于行业排名第三的企业来说，有的勉强维持经营，甚至几乎被产业遗忘；有的则踌躇满志，受到多方关注和支持，前途光明；还有的成为了行业明星，光芒几乎盖过了前两强企业。总之，在纷繁复杂的半导体行业内，“老三”们也是有喜有忧。
不过，总体来看， 行业老大的营收规模和市占率的优势大都非常明显，排名次席的企业与老大之间的市占和营收差距非常明显，而“老三”与行业二哥之间的关系则依细分领域而各有不同。
在CPU领域，除了Intel、AMD，宝岛台湾的 威盛电子 （VIA） 也是会造x86处理器的，不知道还有多少人知道？
成立于1992年的威盛，经过几年的发展，于1999年收购了Cyrix （当时是国家半导体的一个部门） 以及Centaur。自从收购了Cyrix之后，威盛开始涉足x86架构的CPU设计领域，先后推出了多款处理器，虽然性能无法与第一、第二名的Intel和AMD抗衡，但是其特长在于低功耗，因此得以在某些特殊领域的市场上站住脚跟。此外，威盛CPU有一个与众不同的特色，就是 硬件整合了数据加密/解密的功能 。
与此同时，威盛也为Intel和AMD提供PC用芯片组，但随着市场的发展，第三方提供的芯片组逐步退出市场，这也使得威盛在CPU及相关芯片市场的存在感越来越弱。如今，其CPU市占率不足1%。只能看着“苏妈”领导下的AMD单q匹马地对抗Intel。不过，不知道2016年以来AMD在CPU领域对Intel的强劲逆袭势头是否能带给威盛更多的信心和动力？
在GPU芯片领域，英伟达和AMD已经统治多年，一个主攻高性能应用，如服务器和 汽车 ，另一个则主攻消费类产品，以PC和 游戏 机为主。而自从2005年AMD收购ATI之后，市场上就再也没有出现过第三家能有一定市占率的独立GPU芯片供应商。这不禁让我们怀念起40多年前那个GPU诞生和处于生长期的时代，Intel、IBM和TI等群雄逐鹿，你方唱罢我登场，热闹非常。
而在半导体行业的上游，IP供应商的行业角色愈加重要，掌握标准制定权和产业上游核心资产的重要性已深入人心。 而在当今的GPU IP领域，主要厂商只剩下Imagination和Arm了，几乎找不出第三家。
当下，无论是泛IT领域，还是半导体行业，最受瞩目、发展潜力最大、对人们的生活和工作影响最为深远的非人工智能 （AI） 莫属了，而谁能在AI发展初期针对该时期的应用推出适当的芯片，无疑就会有巨大的商机，而这正是英伟达最近几年在做的。
拓墣产业研究院发布的2020年第一季度全球前十大IC设计公司榜单显示，排名第三的 英伟达 （NVIDIA） 表现依然稳健，第一季度营收年增长率达到39.6%。
英伟达在数据中心的增长相当强劲，特别是其GPU在高性能AI计算应用方面，在当下的芯片界一枝独秀。 也正是因为如此，该公司的市值在前些天一度超过了Intel，成为了全球市值排名第三的半导体企业，前两名分别是台积电和三星。
这样风光无限的第三名，在半导体发展史上也不多见，特别是对于一家IC设计企业来讲，更是如此，因为它是轻资产企业，自家没有芯片制造和封装厂，在这种情况下，市值能够超越Intel，且紧跟台积电和三星这样的资金、技术高度密集的重资产半导体企业，实属难得。记得上一次出现类似情况，还是在智能手机市场“疯狂”增长的2013年，当时，高通凭借其在手机基带和4G技术方面的提前布局，抓住了那一波智能手机高速发展的风口期，市值也一度超过了Intel，当时也是无限风光。
对于晶圆代工和封装测试这种重资产领域，起步早的企业具有非常大的先发优势，台积电和日月光都是如此。而对于后来者来说，追赶起来就显得非常吃力，几乎可以肯定地讲，只要细分领域的龙头老大不犯方向性的错误，后面的二哥和老三就很难逼近甚至超过。
而要缩短与领头羊，或是行业二哥的差距，往往就要采取一些“非常规”手段。
在全球封测业，中国台湾地区的 日月光和矽品长期占据着第一和第三的位置 ，二哥则是美国的安靠。而中国大陆的 长电 科技 为了提升营收规模和行业影响力，于2015年收购了新加坡的星科金朋，排名也来到了行业第三的位置。
那之后，一度出现了“消化不良”的状况，整体规模虽然提升了，但利润水平却出现了明显下滑，经过这些年的调整和适应，长电 科技 与星科金朋逐步实现“化学反应”，营收和利润不断改善，2019年实现扭亏为盈，且2020年第一季度经营业绩创 历史 同期新高。
从上图也可以看出，行业排名第三的长电 科技 ，无论是市占率，还是营收的同比增长情况，都是比较 健康 的。在收购星科金朋四年后，该公司以行业第三的位置继续向前发起着冲击。
作为封测业的上游，晶圆代工在全球半导体行业的地位举足轻重，甚至可以被看作为产业的核心。
台积电一直是该细分领域的龙头老大，而二哥和老三的位置在近些年有所变化。 2017年之前，行业排名第二的是格芯 （GlobalFoundries） ，而处于下风的 三星 一直将台积电作为赶超目标，为此，该集团于2017年将其晶圆代工业务部门独立了出去，也正是因为如此，三星晶圆代工业务的营收计算方法出现了很大的变化 （为三星自研的手机处理器代工营收归为晶圆代工业务部门） ，这样就使得三星晶圆代工的市占率提升了很多 （目前是18.8%） ，远高于格芯的7.4%，因此将后者挤到了第三的位置。
格芯自诞生之日起，一路走来，充满着坎坷。在4大纯晶圆代工厂中，GlobalFoundries的 历史 最短 （成立于2009年） ，而且是脱胎于传统的IDM公司AMD，在经过了一系列的分拆、整合、并购和更名以后，才形成了今天的格芯。
虽然有中东母公司的巨额投入，但格芯的盈利能力一直难以令人满意。2018年，该公司宣布放弃12nm以下 （不包括12nm） 先进制程技术的研发，将精力放在特色工艺技术研发。
这一策略，一方面是为了避开与台积电硬碰硬式的竞争，以降低风险，提升资金利用效率，另一方面，格芯要更加大力发展特色工艺SOI。实际上，SOI虽然不是什么新的技术，但这真的是一种比较好、接地气的工艺。当下，相对于FD-SOI，RF-SOI已经取得了比较广泛的应用，特别是以手机为代表的移动通信终端的RF前端，其应用的如鱼得水。而FD-SOI发展的相对较慢，其可以说是与体硅的逻辑工艺并驾齐驱的竞争技术，最大的特色就是漏电少，低功耗。
而今的晶圆代工行业老三正处在大调整时期，在市占率方面，要想追赶前面的两家，难于登天，与此同时，身后的联电和中芯国际对其位置也虎视眈眈，而且， 相对于格芯追赶前两名的难度来说，联电和中芯国际追赶格芯的难度要小得多 ，它们三家的市占率差距不是很大，联电为7.3%，排名第五的中芯国际市占率为4.8%。
最近，中芯国际登陆科创板，其市值一度超过了6000亿元，这极大地提升了其在A股市场的融资能力，对于资本高度密集的晶圆代工厂商来说，有足够和持续的资金供应是至关重要的，而科创板和“大基金”会给它巨大的支持。也因为如此，越来越多的人对于中芯国际进一步提升营收和市占率充满信心。
招商电子日前发表了研究报告，表达了对中芯国际的看好，认为该公司现在的研发强度及资本开支都要高于行业平均水平，到2021年，有可能接近或超越没有10nm及更先进制程的联电和格芯，从而来到行业第三的位置。
中芯国际已经量产了14nm芯片，12nm也已经导入客户验证，而且还在研究N+1、N+2代工艺，虽然官方一直不肯明确这两代工艺到底是什么节点的，不过，据业界分析，N+1大概是8nm制程，而n+2则接近7nm工艺。不过，这些只是猜测，准确信息还要以中芯国际的官方公告为准。
当然，在2021年就能来到行业第三的位置是我们美好的愿望，但要实现起来，难度非常大，特别是在晶圆代工这个技术壁垒高起的细分领域，短时间内赶超前者非常困难。
结语
可见，在半导体行业，要坐到、坐稳各细分领域老三的位置，也不是一件容易的事情。
作者 / 张健keya
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