Руководителям Обзоры, аналитика

25 июня

Будущее технологий изготовления ИС: битва между Intel, IBM и ST

Будущее технологических процессов остается открытым при наличии трех возможных вариантов: FinFET на монолитной подложке, FinFET на кремнии-на-изоляторе (SOI), планарный FD-SOI (полностью обедненный кремний-на-изоляторе.

ак считает Асен Асенов (Asen Asenov), профессор электроники и электротехники в Университете Глазго и директор Gold Standard Simulations, ведущей компании в области статистической нестабильности КМОП.
«Идет битва между Intel и IBM – между SOI FinFET и монолитной FinFET технологиями, – сказал Асенов. – В то же время, планарная технология FD-SOI компании ST предлагает очень хорошее решение с малым потреблением. FD-SOI имеет преимущества с точки зрения простоты».

Недавно Асенов предоставил специальный доклад о применимости техпроцессов на ежегодной конференции по автоматизации проектирования DAC.

FD-SOI – надежда европейской микроэлектроники

«Основной проблемой FD-SOI является отсутствие достаточной инфраструктуры. С точки зрения экосистемы, нет достаточного количества людей, – добавил Асенов. – Все интересуются FinFET, потому что это делает Intel. Я думаю FD-SOI – это очень хорошее техническое решение. Вы можете сократить энергопотребление с помощью обратного смещения – FinFET нечувствительны к обратному смещению, – а FD-SOI имеет очень хорошую восприимчивость к обратному смещению».

Развитие FD-SOI зависит от STMicroelectronics. ST производит 28-нм FD-SOI подложки в г. Кроль (Франция) в количестве менее 2000 пластин в месяц, но она уже передала производственный процесс на фабрику Globalfoundries в Дрездене. Также ST намеревается лицензировать технологию, чтобы расширить экосистему FD-SOI.

«ST находится в очень благоприятной ситуации, она имеет хорошие отношения с SOITEC и LETI, – сказал Асенов, – Французское правительство закачивает туда деньги».

В рамках программы Places2Be стоимостью 100 млрд долл., объявленной вице-президентом Евросоюза Нили Кроэс (Neelie Kroes) в прошлом месяце, ЕС вложит 360 млн евро для поддержки производств в Дрездене и Кроле. Половина бюджета ST на исследования и разработку, около 300 млн долл., тоже будет направлена на развитие FD-SOI.

Это является жизненной необходимостью для Европы как экономического сообщества, полагает Асенов: «Если у нас не будет передовой полупроводниковой промышленности, то мы станем страной третьего мира. Для Европы очень важно проснуться и осознать, что полупроводниковая технология – это технологическая основа всех цифровых приложений».

IBM против Intel за FinFET

Что касается соперничества IBM–Intel между монолитной FinFET и FinFET на SOI, Асенов указывает, что эта битва другой экосистемы. Монолитная технология имеет большую экосистему, а SOI – значительно меньшую.

Очевидно, что монолитные FinFET имеют трудности, потому что Intel отказалась от идеальной прямоугольной формы ребер, перейдя на трапецеидальные ребра, что снижает быстродействие ИС на этом техпроцессе на 15%.

«Рассмотреть FinFET-транзисторы Intel довольно сложно», – говорит Асенов.

Фотографии трех FinFET-транзисторов Intel, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа с наложением области от статистического 3D-атомного симулятора GARAND

Intel не сказала, почему она перешла на трапецеидальную форму, но Асенов имеет свое мнение:

«В монолитной FinFET-технологии вам необходимо вытравливать ребра, – сказал Асенов. – Чтобы обеспечить изоляцию, нужно вытравить ребро и затем продолжить углублять канавку в кремнии, которая вдвое-втрое глубже высоты ребра. Также осаждение оксида с высоким К может быть легче с трапецеидальным ребром».

«По сравнению с прямоугольным ребром, трапецеидальное ребро Intel дает меньшее на 15% быстродействие при той же высоте и ширине», – сказал Асенов.

Однако IBM, используя SOI FinFET, показала, что может лучше приблизится к идеальной прямоугольной форме.

«IBM показала, что они могут добиться лучшей формы, – сказал Асенов. – На вершине ребра имеется некоторое закругление, потому что при идеальной прямоугольной форме иногда возникает высокая напряженность электрического поля, что может привести к проблемам с надежностью».

Тогда почему Intel не переходит на SOI?

«Intel перешла на более сложную технологию, потому что она боится стать зависимой от одного поставщика SOI-подложек – SOITEC, – ответил Асенов. – К тому же Intel беспокоят объемы поставок подложек, которые она сможет получить от SOITEC».

«SOITEC понимает проблему Intel и лицензировала технологию другим компаниям, и ситуация с поставками SOI стала лучше», – заявил Асенов.

Кроме Globalfoundries, другие фаундри не перешли на SOI. На вопрос почему, Асенов ответил: «Производство SOI FinFET дешевле, чем монолитной FinFET, но SOI-подложки значительно дороже, и поэтому если фаундри переходит на SOI, она должна отдать часть своей прибыли производителю SOI. Поэтому монолитная технология лучше для фаундри компаний, и поэтому они переходят на монолитный техпроцесс 16 нм и 14 нм. Однако SOI имеет преимущество. Для фаундри-производителей главной целью является не наилучшее техническое решение, а решение, которое производит наибольшую прибыль–.

Поэтому битва за будущее производственного процесса складывается так: SOI FinFET против FD-SOI.

Технология FD-SOI здесь является плохо предсказуемой, потому что это европейское решение, в то время как Америка переходит на FinFET.

Однако FD-SOI хорошо масштабируется

«28-нм FD-SOI-техпроцесс предоставляет на 30% лучшее быстродействие, чем 28-нм монолитный техпроцесс, – заявляет главный инженер и директор по маркетингу ST Жан-Марк Чери (Jean-Marc Chery). – 14-нм техпроцесс дает еще 30% повышения быстродействия при том же напряжении питания, 50% снижения энергопотребления на той же частоте и 40% уменьшения площади кристалла».

Эти показатели могут быть улучшены с помощью смещения. Прямое смещение активной области на 14-нм FD-SOI-техпроцессе дает еще 15% быстродействия при том же рабочем напряжении; обратное смещение «тела» снижает энергопотребление еще на 10% при той же частоте. Смещение, однако, неприменимо к FinFET.

На данный момент стоит задача получить готовый для прототипов заказчика 14-нм FD-SOI-техпроцесс во втором квартале 2014 г.

14-нм проектировочный набор PDK уже готов, 14-нм IP будет готова к концу этого года, 14-нм тестовые носители для определения качества процесса запланированы к концу года.

«Мы должны подготовить 14-нм FD-SOI-техпроцесс до того, как кто-нибудь получит 14-нм FinFET», – сказал Чери.

Чери ожидает, что сложность и дороговизна FinFET-технологии отпугнет заказчиков, желающих получить недорогой и более простой техпроцесс.

Читайте также:
Техпроцесс FD-SOI от ST: спасение европейской микроэлектроники?
Rambus получит лицензию на технологию FD-SOI компании ST
FDSOI-транзисторы удалось разогнать до 3 ГГц
План внедрения FDSOI претерпел ключевые изменения: теперь сразу 14 нм
ST предоставляет университетам 28-нм процесс FD-SOI
Европа вложит 100 млрд евро в микроэлектронику, чтобы удвоить свою долю на п/п-рынке и обогнать США
ARM оценивает технологию FDSOI как «хорошую технологию»
Intel: ситуация с технормой около 7 нм становится туманной

Источник: Electronics Weekly

Автор: David Manners, Electronics Weekly. Перевод: Валерий Передерий

Руководителям Обзоры, аналитика

Комментарии

Прокомментировать Представьтесь E-mail Пароль Неверно введен логин или пароль Заголовок Текст комментария Отправить