Гонка за 14-нм FinFET предполагает и перспективы, и риски


На ежегодной конференции Synopsys User Group в Санта-Кларе (США) группа экспертов, обсуждавших свой опыт работы с технологией FinFET, пришли к выводу, что она содержит как перспективы, так и риски, и ее час еще не настал.

По словам технических руководителей Globalfoundries, транзисторные 3D-структуры в 14-нм техпроцессе обещают рост быстродействия либо снижение энергопотребления более чем на 60% по сравнению с существующим 28-нм техпроцессом. Однако другие эксперты заявляют, что они увеличивают емкость затвора в расчете на один микрон, поднимая дюжину старых и новых конструкторских проблем.

FinFET имеет на 66% большую емкость затвора на микрон по сравнению с существующим 28-нм техпроцессом, возвращая нас к уровню 130-нм планарного техпроцесса, считает Энил Джейн (Anil Jain), вице-президент Cavium Networks по технологии ИС. Емкость снизит как быстродействие, так и динамическое энергопотребление для high-end-интегральных схем, сказал он.

«У нас есть прекрасные 3-D транзисторы, но мы не можем сильно разогнать их», – сказал Джейн, отметив, что «динамическое потребление выходит из под контроля». К тому же, «наши специалисты по высокопроизводительным компонентам не увидели значительного улучшения по уровню напряжения ядра».

Cavium оценивает увеличение емкости затвора в FinFET в 40%.
На рисунке: Нормализованная емкость затвора на микрон (в условных единицах)

Джейн обратился к производителям EDA (САПР) в поисках средств по улучшению контроля за энергией переключения и дефектами изолирующей электромиграции. «FinFET – это не просто миграция. В конце концов мы должны будем заплатить за нее, поэтому пожалуйста не сорите нашими деньгами», – добавил он.

Майкл Кэмпбелл (Michael Campbell), вице-президент Qualcomm по инжинирингу в группе конструирования ИС, сказал, что FinFET структуры на одной фабрике являются «подобными, но не точно такими» как на другой. «Вы можете проводить травление только в определенных направлениях и инструменты травления одинаковы, что приводит к некоторой схожести, но фабрики используют различные хитрости в пространственных стенках и диффузии», – отметил он.

Кэмпбелл заметил, что изображения 22-нм FinFET-транзисторов Intel показывают нерегулярно сужающиеся стенки, что может повлиять на модели плоскостных дефектов. «Это требует новых технологий контроля и невероятно глубокого партнерства для разработки должных систем контроля», – подчеркнул он.

Планируем микросхемы в конце 2014 года

Среди средств EDA, «Yield Explorer от Synopsys – это отличный инструмент, но все еще работает с планарной технологией, он нуждается в модернизации как 3-D инструмент», – сказал Кэмпбелл. «Средствам от Synopsys и других производителей сильно не хватает сжатия простых шаблонов ATE (автоматического испытательного оборудования), что может оказаться шагом назад в процессе поиска дефектов», – добавил он.

Джейн и Кэмпбелл – оба ожидают увидеть как первые 14-нм FinFET-микросхемы выйдут на рынок в конце 2014 г., если существующие проблемы будут услышаны.

«Я бы сказал, что техпроцессы близки к готовности, но технологические схемы все еще требуют доработки, – сказал Кэмпбелл. – Сегодня мы строим 14-нм FinFET тестовые микросхемы с 20 млн затворов, а коммерческие СнК могут содержать 2 млрд затворов», – отметил он, указывая один из ориентиров предстоящей работы.

Джоаким Кункель (Joachim Kunkel), генеральный директор группы IP-ядер Synopsys, предложил другой показатель прогресса.

Его группа в апреле 2012 г. изготовила методом двойного структурирования 20-нм тестовую микросхему, которая показала работу с MIPI, PCI Express и USB интерфейсами. Последующая 14-нм микросхема была более простым устройством, в основном, ориентированным на память, и она пока еще не вышла с фабрики.

«Конструктивные параметры FinFET сильно отличаются от параметров планарной технологии, – сказал Кункель. – Отличия между разными FinFET-техпроцессами, существующими сегодня на фаундри-фабриках, настолько значительны, что мы вынуждены начинать каждый раз с проектирования IP. Также большая часть FinFET-техпроцессов и проектных наборов находятся в стадии разработки, добавляя нам трудностей». FinFET «приведет к полной переоценке вашей архитектуры – как вы разделяете устройства и оптимизируете их — существует большое отличие», – сказал Кэмпбелл.

Майкл Кэмпбелл (Michael Campbell)

Тем не менее, «вся промышленность старается освоить первое поколение FinFET, считая, что пришло время объемов», – сказал Субрамани Кенгери (Subramani Kengeri), вице-президент конструкторских решений в Globalfoundries.

В погоне за 22-нм FinFET-техпроцессом Intel, который уже давно в массовом производстве, фаундри-производители согласились сделать два независимых шага. Во-первых, они приспосабливают для техпроцесса 20 нм двойное структурирование с 193-нм литографией. Затем они добавляют 14-нм FinFET в качестве front-end-устройства в техпроцесс, который все еще использует 20-нм основные элементы, сказал он.

Кю-Мюнг Чой, старший вице-президент центра проектирования инфраструктуры логики в Samsung, снова повторил обещание корейского гиганта освоить 14-нм FinFET-процесс до готовности к «пробному производству» к концу 2013 г. Оба, и Чой и Кэнгери, заявили, что работа над 14-нм техпроцессом идет в соответствии с планом в вопросах процента выхода годных и производительности.

Читайте также:
14 нм — очередная проверка закона Мура
Globalfoundries и Samsung в гонке за 14 нм
Globalfoundries начинает производство 14-нм FinFET-транзисторов
Tabula представит образцы 3D-ПЛИС на интеловском 22-нм FinFET-процессе
IBM, ARM и Cadence передали в производство первый 14-нм процессор
IBM обрисовала будущее микроэлектроники без технологии FinFET
IEDM: FinFET-технология Intel вызвала огонь критики конкурентов
Samsung представила чипы FinFET на 14 нм
22-нм технология FinFET от Intel: официальные и неофициальные подробности

Источник: EE Times

6 комментария
  1. DrON DrONыч
    DrON DrONыч
    01.05.2013 в 17:04

    Интиресно, доживет ли сам Мур до конца действия своего \»закона\»? Которому осталось от силы еще лет 5, если не 3….

    Ответить
  2. Andrew Vas
    Andrew Vas
    20.05.2013 в 09:34

    Ну так Мур всё-таки про количество логических элементов говорил. А там ограничения не через 3-5 лет наступят.

    Ответить
  3. Alex Karabuto
    Alex Karabuto
    20.05.2013 в 11:05

    Закон Мура: это удвоение КОЛИЧЕСТВА элементов на ЧИПЕ каждые 2 (полтора в давней редакции) года. 1. Переход на более тонкие технормы сейчас явно замедляется (14 и 10 нм), это будет уже не раз в два года.
    2. Площадь элементов уменьшается не пропорционально «технорме» (сейчас это уже очень условное понятие), а заметно медленнее, поскольку у «затворов» есть еще и «обвязка», которая изготавливается по более грубым техпроцессам.
    3. Поэтому чтобы строго следовать Муру, придется увеличивать ПЛОЩАДЬ чипов, их потребление и пр. А это всё упирается в размеры ИС и тепловыделение, которые не могут быть безудержно повышены (налицо как раз тенденции наоборот — уменьшать сами чипы и делать их менее горячими, более экономичными).
    А значит у роста по Муру сейчас уже нет и рыночных предпосылок, не только технологических.

    Ответить
  4. Леонид Чанов
    Леонид Чанов
    03.06.2013 в 09:59

    re: Больше, чем Мур. Строго говоря, он о числе транзисторов говорил. Сейчас есть одна тонкость: системы в корпусе и 3D-топология. В одном корпусе упаковывается 2-3 кристалла. «Снаружи» это выглядит как одна микросхема.

    Ответить
  5. Alex Karabuto
    Alex Karabuto
    03.06.2013 в 17:06

    Re: системы в корпусе и 3D-топология. Элементы=транзисторы, поскольку сейчас практически все радиоэлементы на кристаллах СБИС так или иначе реализуются при помощи топологии транзисторов.
    А строго говоря, применительно к закону Мура уже давно говорят (и считают) не транзисторы, а ЗАТВОРЫ транзисторов на чипах. Intel — в первую очередь. 🙂 Так и пишут — на нашем новом чипе столько-то gates. И понятно почему. 🙂
    Да, пожалуй, только 3D-стеки ненадолго и спасут закон Мура, только его придется уже в который раз уточнять-переформулировать. 🙂 Да и перегрев «бутербродов» еще никто не отменял (просто так два-три многоваттных чипа не склеишь) — а это одно из ключевых препятствий на пути у ЗМ.

    Ответить
  6. Alex Karabuto
    Alex Karabuto
    03.06.2013 в 17:11

    ЗЫ. элементы. Да, разумеется, не стоит путать при этом радиоэлементы (транзисторы, диоды, конденсаторы и пр.) и логические вентили-ячейки. Считают для ЗМ именно первые — по «затворам».

    Ответить
Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *