專(zhuān)家：FinFET具發(fā)展?jié)摿Φ渤錆M風(fēng)險(xiǎn)
[導(dǎo)讀]在新思科技(Synopsys)于美國(guó)矽谷舉行年度使用者大會(huì)上，參與一場(chǎng)座談會(huì)的產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家表示，鰭式電晶體(FinFET)雖有發(fā)展?jié)摿Γ灿酗L(fēng)險(xiǎn)，而且該技術(shù)的最佳時(shí)機(jī)尚未達(dá)到。
來(lái)自晶圓代工業(yè)者 Globalfoundries 的技術(shù)主管
在新思科技(Synopsys)于美國(guó)矽谷舉行年度使用者大會(huì)上，參與一場(chǎng)座談會(huì)的產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家表示，鰭式電晶體(FinFET)雖有發(fā)展?jié)摿?，但也有風(fēng)險(xiǎn)，而且該技術(shù)的最佳時(shí)機(jī)尚未達(dá)到。
來(lái)自晶圓代工業(yè)者 Globalfoundries 的技術(shù)主管指出，該種 3D電晶體架構(gòu)將在14奈米制程節(jié)點(diǎn)帶來(lái)性能的提升，功耗也會(huì)比目前 28奈米制程降低60%；不過(guò)也有其他與會(huì)專(zhuān)家指出，該種電晶體架構(gòu)因?yàn)殡娙菰黾?，使得一些設(shè)計(jì)上的老問(wèn)題更加嚴(yán)重，同時(shí)帶來(lái)新挑戰(zhàn)。
處理器設(shè)計(jì)業(yè)者Cavium Networks的IC工程副總裁Anil Jain表示，與目前的 28奈米制程相較，F(xiàn)inFET每微米(micron)閘極電容(gate capacitance)增加了66%的電容，回到與過(guò)去130奈米節(jié)點(diǎn)平面電晶體架構(gòu)的水準(zhǔn)；他補(bǔ)充指出，電容會(huì)讓高階晶片的性能提升與動(dòng)態(tài)功率微縮(dynamic power scaling)受限。
「我們擁有這些美麗的(3D)電晶體，但我們無(wú)法讓它們跑太遠(yuǎn)；」Jain指出：「動(dòng)態(tài)功率會(huì)失控。」此外他也表示：「我們這些設(shè)計(jì)高性能元件的人，還沒(méi)看到核心電壓(core voltage)微縮方面有太多改善?！?br>
Cavium 估計(jì)FinFET將使閘極電容提升40%
Jain呼吁 EDA 供應(yīng)商提供在控制交換功率與隔離電磁缺陷(isolating electromagnetic faults)方面表現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)工具：「FinFET并非容易轉(zhuǎn)換的技術(shù)，直到成功的那天我們都得為此付出代價(jià)，所以拜托不要讓我們傾家蕩產(chǎn)?！?br>
高通(Qualcomm)晶片設(shè)計(jì)部門(mén)工程副總裁Michael Campbell則表示，不同晶圓代工廠的FinFET架構(gòu)：「很類(lèi)似，但并非完全一樣。你只能在特定的方向蝕刻，而且蝕刻工具是共用的──這些是它們有相似性的原因──但各家晶圓代工廠其實(shí)在空間壁(spatial walls)與擴(kuò)散(diffusion)方面用的技巧不同。」
Campbell指出，從英特爾(Intell)的22奈米 FinFET 圖片可以看到不規(guī)則的錐狀壁(tapered wall)，那可能會(huì)沖擊平面電晶體的缺陷模型：「這需要新的測(cè)試技術(shù)以及非常密切的合作夥伴關(guān)系，才能完成適當(dāng)?shù)目蓽y(cè)試設(shè)計(jì)。」
而Campbell表示，在EDA領(lǐng)域，新思的：「Yield Explorer是很不錯(cuò)的工具，但仍是鎖定平面電晶體架構(gòu)──該公司需要推出針對(duì)3D電晶體架構(gòu)的工具。他指出，無(wú)論是新思或其他EDA供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具，都嚴(yán)重缺乏將簡(jiǎn)易的ATE圖形壓縮的方案，以供向后查找缺陷。
2014年底可望看到FinFET架構(gòu)晶片？
如果以上的問(wèn)題能獲得解決，Jain與Campbell都預(yù)期會(huì)在 2014年底看到一些首批14奈米FinFET晶片問(wèn)世。
「我會(huì)說(shuō)該制程技術(shù)已經(jīng)接近準(zhǔn)備就緒，但設(shè)計(jì)流程還在開(kāi)發(fā)階段?！笴ampbell：「目前我們已經(jīng)打造出2,000萬(wàn)閘的(14奈米FinFET)測(cè)試晶片，但未來(lái)商用產(chǎn)品將會(huì)達(dá)到20億閘。」他的說(shuō)法為該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展提供了一些評(píng)量參考。
新思IP核心業(yè)務(wù)總經(jīng)理Joachim Kunkel則從另一種角度提供了FinFET技術(shù)迄今進(jìn)展的概要，他的部門(mén)在 2012年4月完成20奈米測(cè)試晶片投片，采用雙重圖形(double patterning)，展現(xiàn)可運(yùn)作的MIPI、PCI Express與USB等介面功能；接下來(lái)的14奈米晶片會(huì)是功能比較簡(jiǎn)單的元件，主要鎖定記憶體功能，不過(guò)還未出廠。
「FinFET的設(shè)計(jì)參數(shù)跟平面電晶體大不相同?！筀unkel指出：「目前各家晶圓代工廠FinFET制成之間的差異性很明顯，讓我們每次(進(jìn)行IP開(kāi)發(fā))時(shí)都得重頭開(kāi)始；而且大多數(shù)FinFET制程與設(shè)計(jì)工具仍在開(kāi)發(fā)階段，也讓該工作加重。」
高通的Campell補(bǔ)充，F(xiàn)inFET：「會(huì)讓你需要徹底重新評(píng)估元件架構(gòu)──包括區(qū)分元件以及最佳化的方法──這是一大改變?！篃o(wú)論如何，如Globalfoundries設(shè)計(jì)解決方案副總裁Subramani Kengeri所言：「整個(gè)產(chǎn)業(yè)界正在嘗試達(dá)成第一代FinFET元件的及時(shí)量產(chǎn)(time to volume)?！?br>
Kengeri指出，為了趕上已經(jīng)量產(chǎn)22奈米FinFET制程的英特爾，晶圓代工業(yè)者已經(jīng)同意采取兩個(gè)步驟：一是因應(yīng)20奈米節(jié)點(diǎn)采用193奈米微影、雙重圖形技術(shù)的需求，二是在仍采用20奈米制作「后段(back end)」互連導(dǎo)線的制程節(jié)點(diǎn)，將14奈米FinFET加入「前段(front end)」制程運(yùn)用的元件。
三星(Samsung)邏輯元件基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中心資深副總裁Kyu-Myung Choi重申，該公司已經(jīng)承諾在2013年底將讓「風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)(risk production)」用的14奈米FinFET制程準(zhǔn)備就緒；而Choi與Kengeri都表示，目前14奈米節(jié)點(diǎn)的良率以及性能表現(xiàn)都合乎預(yù)期。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： FinFET race holds promises, perils，by Rick Merritt)
來(lái)自晶圓代工業(yè)者 Globalfoundries 的技術(shù)主管指出，該種 3D電晶體架構(gòu)將在14奈米制程節(jié)點(diǎn)帶來(lái)性能的提升，功耗也會(huì)比目前 28奈米制程降低60%；不過(guò)也有其他與會(huì)專(zhuān)家指出，該種電晶體架構(gòu)因?yàn)殡娙菰黾?，使得一些設(shè)計(jì)上的老問(wèn)題更加嚴(yán)重，同時(shí)帶來(lái)新挑戰(zhàn)。
處理器設(shè)計(jì)業(yè)者Cavium Networks的IC工程副總裁Anil Jain表示，與目前的 28奈米制程相較，F(xiàn)inFET每微米(micron)閘極電容(gate capacitance)增加了66%的電容，回到與過(guò)去130奈米節(jié)點(diǎn)平面電晶體架構(gòu)的水準(zhǔn)；他補(bǔ)充指出，電容會(huì)讓高階晶片的性能提升與動(dòng)態(tài)功率微縮(dynamic power scaling)受限。
「我們擁有這些美麗的(3D)電晶體，但我們無(wú)法讓它們跑太遠(yuǎn)；」Jain指出：「動(dòng)態(tài)功率會(huì)失控。」此外他也表示：「我們這些設(shè)計(jì)高性能元件的人，還沒(méi)看到核心電壓(core voltage)微縮方面有太多改善?！?br>
Cavium 估計(jì)FinFET將使閘極電容提升40%
Jain呼吁 EDA 供應(yīng)商提供在控制交換功率與隔離電磁缺陷(isolating electromagnetic faults)方面表現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)工具：「FinFET并非容易轉(zhuǎn)換的技術(shù)，直到成功的那天我們都得為此付出代價(jià)，所以拜托不要讓我們傾家蕩產(chǎn)?！?br>
高通(Qualcomm)晶片設(shè)計(jì)部門(mén)工程副總裁Michael Campbell則表示，不同晶圓代工廠的FinFET架構(gòu)：「很類(lèi)似，但并非完全一樣。你只能在特定的方向蝕刻，而且蝕刻工具是共用的──這些是它們有相似性的原因──但各家晶圓代工廠其實(shí)在空間壁(spatial walls)與擴(kuò)散(diffusion)方面用的技巧不同。」
Campbell指出，從英特爾(Intell)的22奈米 FinFET 圖片可以看到不規(guī)則的錐狀壁(tapered wall)，那可能會(huì)沖擊平面電晶體的缺陷模型：「這需要新的測(cè)試技術(shù)以及非常密切的合作夥伴關(guān)系，才能完成適當(dāng)?shù)目蓽y(cè)試設(shè)計(jì)。」
而Campbell表示，在EDA領(lǐng)域，新思的：「Yield Explorer是很不錯(cuò)的工具，但仍是鎖定平面電晶體架構(gòu)──該公司需要推出針對(duì)3D電晶體架構(gòu)的工具。他指出，無(wú)論是新思或其他EDA供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具，都嚴(yán)重缺乏將簡(jiǎn)易的ATE圖形壓縮的方案，以供向后查找缺陷。
2014年底可望看到FinFET架構(gòu)晶片？
如果以上的問(wèn)題能獲得解決，Jain與Campbell都預(yù)期會(huì)在 2014年底看到一些首批14奈米FinFET晶片問(wèn)世。
「我會(huì)說(shuō)該制程技術(shù)已經(jīng)接近準(zhǔn)備就緒，但設(shè)計(jì)流程還在開(kāi)發(fā)階段?！笴ampbell：「目前我們已經(jīng)打造出2,000萬(wàn)閘的(14奈米FinFET)測(cè)試晶片，但未來(lái)商用產(chǎn)品將會(huì)達(dá)到20億閘。」他的說(shuō)法為該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展提供了一些評(píng)量參考。
新思IP核心業(yè)務(wù)總經(jīng)理Joachim Kunkel則從另一種角度提供了FinFET技術(shù)迄今進(jìn)展的概要，他的部門(mén)在 2012年4月完成20奈米測(cè)試晶片投片，采用雙重圖形(double patterning)，展現(xiàn)可運(yùn)作的MIPI、PCI Express與USB等介面功能；接下來(lái)的14奈米晶片會(huì)是功能比較簡(jiǎn)單的元件，主要鎖定記憶體功能，不過(guò)還未出廠。
「FinFET的設(shè)計(jì)參數(shù)跟平面電晶體大不相同?！筀unkel指出：「目前各家晶圓代工廠FinFET制成之間的差異性很明顯，讓我們每次(進(jìn)行IP開(kāi)發(fā))時(shí)都得重頭開(kāi)始；而且大多數(shù)FinFET制程與設(shè)計(jì)工具仍在開(kāi)發(fā)階段，也讓該工作加重。」
高通的Campell補(bǔ)充，F(xiàn)inFET：「會(huì)讓你需要徹底重新評(píng)估元件架構(gòu)──包括區(qū)分元件以及最佳化的方法──這是一大改變?！篃o(wú)論如何，如Globalfoundries設(shè)計(jì)解決方案副總裁Subramani Kengeri所言：「整個(gè)產(chǎn)業(yè)界正在嘗試達(dá)成第一代FinFET元件的及時(shí)量產(chǎn)(time to volume)?！?br>
Kengeri指出，為了趕上已經(jīng)量產(chǎn)22奈米FinFET制程的英特爾，晶圓代工業(yè)者已經(jīng)同意采取兩個(gè)步驟：一是因應(yīng)20奈米節(jié)點(diǎn)采用193奈米微影、雙重圖形技術(shù)的需求，二是在仍采用20奈米制作「后段(back end)」互連導(dǎo)線的制程節(jié)點(diǎn)，將14奈米FinFET加入「前段(front end)」制程運(yùn)用的元件。
三星(Samsung)邏輯元件基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中心資深副總裁Kyu-Myung Choi重申，該公司已經(jīng)承諾在2013年底將讓「風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)(risk production)」用的14奈米FinFET制程準(zhǔn)備就緒；而Choi與Kengeri都表示，目前14奈米節(jié)點(diǎn)的良率以及性能表現(xiàn)都合乎預(yù)期。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： FinFET race holds promises, perils，by Rick Merritt)
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