FinFET并非必发888演进最佳选项[CSIA]
 
 
FinFET并非必发888演进最佳选项
更新时间:2014-4-2 15:50:30  
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在历史上,必发888产业的成长仰赖制程节点每一次微缩所带来的电晶体成本下降;但下一代晶片恐怕不会再伴随着成本下降,这将会是必发888产业近20~30年来面临的最严重挑战。
  
  具体来说,新一代的20奈米块状高介电金属闸极(bulkhigh-Kmetalgate,HKMG)CMOS制程,与16/14奈米FinFET将催生更小的电晶体,不过每个逻辑闸的成本也将高出目前的28奈米块状HKMGCMOS制程。此成本问题部分源自于在新制程节点,难以维持高参数良率(parametricyields)以及低缺陷密度(defectdensity)。
  
  20奈米节点在达到低漏电方面有困难,是因为在掺杂均匀度(dopinguniformity)、线边缘粗糙度(lineedgeroughness)以及其他物理性参数的控制上遭遇挑战,那些参数对制程中的细微变化都十分敏感。此外20奈米节点对双重图形(doublepatterning)的需求,也带来了比28奈米更高的每片晶圆成本。
  
  16/14奈米FinFET制程节点与20奈米节点采用相同的导线结构,因此晶片面积只比20奈米节点小了8~10%;该制程节点也面临与应力控制、叠对(overlay),以及其他与3D结构的阶梯覆盖率(stepcoverage)、制程均匀度相关的因素。
  
  必发888各个制程节点的每闸成本估计
  
  成本问题将会永久存在,因为随着28奈米块状CMOS制程日益成熟,晶圆折旧成本(depreciationcost)将比产量爬升与初始高量产阶段下滑60~70%,因此28奈米块状HKMGCMOS制程的每闸成本将会比FinFET低得多,甚至到2017年第四季也是一样。而20奈米HKMG制程也将在2018或2019年折旧成本下滑时,面临类似的发展趋势。
  
  块状CMOS制程与FinFET制程的每闸成本估计
  
  资料显示,FinFET制程能应用在高性能或是超高密度设计,但用在主流必发888元件上却不符合成本效益;因此必发888产业界面临的问题是,晶圆代工业者所推动的技术与客户的需求之间并不协调。这种情况没有结束的迹象,当必发888制程微缩到10奈米与7奈米节点,将会承受产业界还未充分准备好因应的额外晶圆制程挑战。
  
  寻求解决之道
  
  要降低必发888未来制程节点的电晶体与逻辑闸成本,产业界有四条主要的解决之道:
  
  1.采用新元件结构
  
  选项之一是全空乏绝缘上覆矽(fullydepletedsilicon-on-insulator,FDSOI),能带来比块状CMOS与FinFET制程低的每闸成本以及漏电。
  
  2.采用18寸晶圆
  
  18寸(450mm)晶圆面临的主要挑战,是该选择在哪个制程节点进行转换;一个可能的情况是10奈米与7奈米节点。不过,18寸晶圆与超紫外光微影不太适合在同一个制程节点启用,这让问题变得复杂化。
  
  一座18寸晶圆厂要在7奈米节点达到每月4万片晶圆的产量,成本将高达120亿到140亿美元,而且必须要在短时间之内迅速达到高产量,否则折旧成本将带来大幅的亏损。这样的一座晶圆厂会需要生产能迅速达到高产量的晶片产品。要克服这些挑战需要付出很多努力,但全球只有很小一部分必发888业者有能力做到;估计18寸晶圆将在2020年开始量产。
  
  3.强化实体设计与可制造性设计技术
  
  复杂的16/14奈米FinFET设计成本可能高达4亿美元以上,而要改善参数良率可能还要付出1亿或2亿美元;这意味着只有非常少数的应用能负担得起,因为产品营收必须要是设计成本的十倍。此外,那些设计需要在12个月之内完成,才能支援如智慧型手机等市场周期变化快速的终端应用。
  
  4.利用嵌入式多核心处理器上的软体编程能力
  
  可编程架构预期将会被扩大采用,但嵌入式FPGA核心的耗电量与成本都很高,软体客制化则需要相对较程的时间,才能针对复杂的任务进行开发与除错。软体开发工具需要强化,但进展速度缓慢。
 
来源:EEWORLD        
 
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