2011年现已过半,挑选在这个时分去谈半导体制程工艺是个不错的时刻点,在随后的这个秋天和冬季,半导体工业将面对一次全面的制程工艺大跃进。依照最新消息,Intel的22nm和意法半导体(STMicroelectronics)、台积电(TSMC)的28nm工艺都应该在本年余下的几个月里量产,而三星、台联电(UMC)和GF(Global Foundries)的28nm应该不会晚于下一年2季度。
IDM(独立规划制作企业)与Foundry(代工企业)这么密布地更新制程,既是偶然也是必定。依照Intel的Tick-Tock(工艺年-构架年)开展形式,单数年更新工艺制程,22nm是其下一个工艺节点。而关于其他挑选28nm的晶圆厂来说,因为技能研制的难度加大,28nm工艺直到本年才到达适当规范的良率,很多晶圆厂才勇于揭露宣告量产。
在这个半导体制程工艺行将面对更新换代之际,咱们无妨从规划、制作和代工不同视点审视一下,迎候全新工艺的半导体企业的应对战略。
新工艺新优势
新制程一直是半导体工业开展的标尺,而为产品带来全新竞赛力则是企业倾泻汗水研究新技能最大的驱动力。每一代的工艺前进给半导体产品带来的功用和功耗前进是显着的。高效能、低耗电及更细小尺度是半导体技能的三大开展趋势,跟着便携电子产品成为商场干流,简直一切集成电路的尺度均朝更细小化开展。在相同尺度的硅片上,新制程让制作商可以添加更多的功用,前进芯片的运转速度,或许下降功用本钱。选用28nm先进技能所带来的首要优点是能满意客户对高效能、低耗电、细小化的商场需求。
作为除了Intel之外仅有坚持工艺研制的通用芯片IDM,意法半导体高档执行副总裁兼首席技能官Jean-Marc Chery谈及制程前进表明,在消费电子商场上,机顶盒芯片(解码器)、网关和3D(HD)TV是制程从 40 nm技能节点向32/28 nm节点晋级的受益者,这些新制程可把芯片的处理功用前进30%左右,而功耗没有任何添加。此外,更小的特征尺度让制作商可以在每颗芯片上集成更多的处理单元,然后前进核算才能和处理功用,例如,给用户带来超卓的高清3D TV体会。在网络体系芯片方面,顾客将取得数据速率到达14-25G bit/s的产品,数据传输速率比上一代技能节点的10-14G bit/s高出许多。
关于新工艺带来的优势,TSMC我国区总经理陈家湘介绍,28HP制程最早选用先进的高介电层/金属闸(HKMG)技能,相较于40nm制程,此项制程在相同漏电基础上速度增快约25%,而在相同速度基础上漏电亦可下降约50%。现在28nm制程区分为Gate-First(栅极最早)以及Gate-Last(栅极最终)二种办法。因为Gate-Last技能具有一起统筹P-type及N-type晶体管临界电压(Vt)调整的最佳优势,TSMC已宣告在高效能及低耗电制程,为客户选用Gate-Last技能。另一方面,TSMC在业界的领导地位奠根据“先进技能、杰出制作、客户伙伴关系”三位一体的差异化竞赛优势。2010年,TSMC已为客户的28nm可编程逻辑门阵列(FPGA)供给了先进的硅穿孔(Through Silicon Via)以及硅中介层(Silicon Interposer)的芯片验证(prototyping) 服务。藉由本身研制的硅穿孔通道(TSV)及与集成电路制作服务业者兼容的晶圆级封装技能,TSMC许诺与客户严密合作开发契合本钱效益的三维集成电路体系整合计划。
赛灵思的全新FPGA便是根据TSV技能的28nm新产品,该公司亚太区出售及商场总监张宇清坦言得益于28nm工艺技能,赛灵思推出了一致架构,将全体功耗下降一半且具有业界最高容量(200万逻辑单元)的7系列FPGA产品,不仅能完成超卓的生产率,处理 ASIC 和 ASSP 等其他办法开发本钱过高、过于杂乱且不行灵敏的问题,使 FPGA 渠道可以满意日益多样化的规划集体的需求。在 28 nm工艺节点上,静态功耗是器材总功耗的重要组成部分,有时乃至是决定性的要素。因为前进可用体系功用和功用的关键在于操控功耗,因而为了完成最高成效,首要有必要选用合适的工艺技能。赛灵思挑选了HKMG高功用低功耗工艺技能,以使新一代 FPGA 能最大极限地下降静态功耗,保证发挥 28 nm技能所带来的最佳功用和功用优势。与规范的高功用工艺技能比较,高功用低功耗工艺技能使得 FPGA 的静态功耗下降了 50%,总功耗也削减 50%。一起,新一代开发工具经过立异时钟办理技能可将动态功耗下降 20%,此外,经过部分重装备技能的增强,协助规划人员进一步下降功耗并削减体系本钱33%。