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公司博客

FDX “非小众”的技术

在所有与格芯耗尽式SOI技术有关的数字里,我对39这个数字印象尤为深刻。

这是制造一块拥有8个金属层的22纳米全耗尽式芯片所需的掩膜数量。FDX™项目主管Jamie Schaeffer声称,相比之下,FinFET晶体管需要60层掩膜。

当然,在FinFET和FD-SOI之间进行比较并不准确,因为他们各自拥有自己的优势。对于FD-SOI,初始SOI硅片耗价为传统硅片的几倍以上。驱动电流也有不同。可是考虑到制造精细的鳍型所需的繁复蚀刻步骤,要重复通过多少次昂贵仪器的检测,这都可以体现在那额外的21层掩膜上。因此,FD-SOI明显可提供在传统平面上不存在的价格上优势。

有关连续性的疑虑

22FDX®设计正处于原型构建阶段,将在2017年第一季度进行风险生产。最新公布的12FDX™ 技术将在2019年投入商业生产。VLSI研究公司的首席执行官Dan Hutcheson对6家芯片公司、6家EDA与IP供应商以及2所大学的75位决策者 做了访问调查,发现了他们对连续性的共同疑虑。

“对于FD-SOI技术的一个问题就是‘它真的代表未来的技术吗?’,他们都希望能确定这是下一个新的技术节点。”

Schaeffer也提到了产品间延续的重要因素,“整个FDX规划图(集成了22与12FDX™)将为FinFET提供有效的补充。”

可是当我提到处理器和图像芯片等主流市场将继续被FinFET技术统治,而FDX™只适合缺少资源无法使用FinFET的设计者时,Schaeffer表示出了不满。

“我们并不是把这个技术视为小众技术来研究开发的”,他重复道。“我们的目标是广泛的应用—收发器、WiFi、视觉处理和汽车自动化。我们将在德累斯顿的1号晶圆厂投入大量生产,从产能角度出发我们也已具有详细的计划。”

GLOBALFOUNDRIES 22FDX® is Manufactured in Europe’s Largest 300mm Factory

格芯22FDX®由欧洲最大的300毫米工厂制造

 

收发器,是FDX™项目的关键。22FDX®晶体管展现了325GHz的最大频率,足以满足未来5G移动通信的标准。

Schaeffer生产22FDX®和12FDX®技术提供了独特的机会,使毫米波收发器可与ADC和DAC以及数字化基带集成。FinFET提供了数字化优势,可是并不具备毫米波频率所需的射频性能。在物联网市场,FDX™可支持基于微控制器并配备低功率无线设备的SoC。FDX™也可支持10亿比特级别的WiFi标准类产品。FDX™将在汽车自动化领域找到更大的机遇,这也取决于5G的崛起速度与其在汽车辅助驾驶上的定位,

友好的模拟设计

 

Hutcheson表示,在进行VLSI 调查访问之前,他对SOI一直抱怀疑态度,并向物理学家咨询过FinFET和SOI晶体管各自的优势。“当我们对设计工程师进行调查时,他们说在模拟设计方面,SOI远胜于FinFET。”

ChipWorks(渥太华地区)高级员工Dick James表示,模拟设计者依赖于晶体管的宽度调整能力。对于FinFET电路,设计者需要使用多重的鳍来应付“量子化的晶体管宽度”。对于平面晶体管,模拟设计者可以在如何地方安放更宽的晶体管来调整电路。

功耗之间的辩论也更偏向于SOI,James表示。在隐埋氧化层(BOX)的帮助下,“任何晶体管理论上都被一层绝缘体包围,这控制了漏电与寄生反应。”

James说:“背极偏置同样在控制功率中扮演了重要角色,合适情况下通过提升阈值电压降低了漏电。”

关于FinFET和SOI技术之间优缺点的辩论已持续数十年。在1998年夏天IBM正式宣布将投入并在服务器处理器上使用SOI,由此辩论愈发激化。英特尔极力支持在传统硅上的持续投入,最终带来了FinFET,并在过去10年内占据了主要市场。

如今,在各自都找到了自己的市场定位后,FD-SOI和FinFET之间的竞争更加激烈,这也将会在市场中体现出来。

 

The Right Technology for the Right Application

但是,可为什么是22呢?为何不是FDX20?  为何是12,而不是受大众推崇的10纳米呢?这需要追溯到生产成本问题上。根据22纳米设计守则,Schaeffer说,单次通过复写已经足够,无需双重复写。对于12纳米,在关键层次的双重复写确保了功能,无需三重或四重复写。

拥有39层掩膜、低功率的超高载波频率,FDX™可提供不同于FinFET的方式,特别是在重视晶体管密度与射频性能结合的市场。这场竞赛已经开始,让我们拭目以待。

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Dave Lammers

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