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三星的秘密武器 | 不选28nm FD-SOI你的产品没法爆棚!

2016/02/03
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阅读需 30 分钟
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媒体就三星的 FD-SOI 工艺现状采访了 Kelvin Low,三星代工厂市场营销资深总监,以及 Axel Fischer,三星系统 LSI 业务欧洲区总监。以下是采访三部曲中的第二部分,谈及设计。在第一部分,谈到了此技术的完备性。在第三部分,将谈及产业生态系统。


媒体:让我们谈谈价值问题。28nm FD-SOI 的主要优势在哪里?
Kelvin Low:FD-SOI 的应用范围很广。对于设计师来说,有很多工艺可供选择,要么可以实现高性能,要么可以实现超低功耗。这对他们来说是非常有价值而且重要的。宽广的动态能耗范围由 FD-SOI 的基底偏压能力实现。即使 bulk 技术可实现基底偏压,相对而言应用范围窄得多。


另一个主要优势是 FD-SOI 优越的模拟增益以及特性。我认为在今后,我们很可能会有更多客户注重模拟。这也是 FD-SOI 的重要价值之一。目前,我们仍有多家合作的数字客户。模拟的客户还没有积极转向更加先进的技术节点。不过当他们开始转变时,那也将凸显出 FD-SOI 对比 bulk 的一个重要区别。

另一个与功耗、性能、大小无关的重要区别在于其高度可靠性。FD-SOI 已经被充分证实其软错误免疫力相比 bulk 大大提高。所以任何需要辐射保护的领域,比如军事、航天,都会显示出其优势,当然这些领域的所需产量不高;以及汽车产品,也可以获得相比 bulk 更高的软错误免疫力。不仅仅是存储软错误率(SER),逻辑软错误率(SER)也是如此。同时也有可用的设计技术来解决这个问题。比如说,如果想克服软错误率(SER),芯片面积就要增加等等。而 FD-SOI 已经有了应对方案,因此无需额外处理这个问题。


媒体:设计师需要何时考虑使用 28nm FD-SOI 而不是 14nm FinFET 或者其他 28nm 的技术?
KL:由于一个是 28 一个是 14,如果的确需要很强的逻辑功能整合,或者芯片面积微缩时,那么 14nm 很明显更为适用。如果你寻求更低功耗,那么 14nm FinFET 和 28nm FD-SOI 都是全耗尽的,即两者都能在更低的功率下运行。这是两个工艺的共同点。14nm FinFET 基于其构造,性能上的确比 28nm 的更优秀。最后一点,从价格来说,这涉及到双光罩的数量;28nm 不涉及各种复杂的双光罩,而 14nm 拥有双光罩从而实现面积微缩,这是一个明显的差异。最终产品成本也将由所选的技术决定。


Axel Fischer:最终产品的成本,加上客户层面的投资:客户将作出一定的投资以确保芯片的整体成本符合规划。如果你考虑光罩费用、NRE 费用以及其他费用,这些将占很大比重,特别是当你使用的是更加先进的节点技术。有很多客户目前使用 28nm 节点的技术就足够了。

KL:28nm 有好几种形式,比如 Poly-SiON、HKMG、HKMG-FD-SOI 等。就性能来说,区别也是很明显的。就功耗来说,FD-SOI 的功耗节省更明显。芯片面积微缩方面,大致来看 HKMG 和 FD-SOI 差不多。这通常并不由晶体管决定,而是由这项技术的整体设计规则决定的。所以,14nm 价格更高。28nm 价格低很多。最终可以根据客户的预算来看 14nm 是不是可行。我们需要认真了解客户的需求,而非一味推崇某一解决方案。根据客户的需求,我们再进行相应的推荐。

 

媒体:设计师现在就能开工了?
KL:我们已经就 FD-SOI 与客户展开了下一轮的商谈,以强调设计生态系统的完备性。所以我们目前在做的,同时也是我们很感激意法半导体的地方,就是开启市场应用。我们可以查阅意法半导体的 foundation library,以及他们的一些基础 IP。目前,三星直接为有意向的客户提供支持。他们只需和我们进行合作,而无需经过意法半导体。所以他们将通过我们直接获得 IP。我们也提供设计上的支持,同时还为客户在传统的 IP 授权商之外提供额外的 IP。

很多设计师第一次接触基底偏压。幸运的是,我们有多家设计合作伙伴可以提供这方面的帮助。Synapse 是一家,Verisilicon 也是。他们已经为培育市场投入了各类资源、计划以及额外的解决方案。简单来说,PDK 已经可用了,并且 PDK 支持工具厂商——Synopsys、Cadence 和 Mentor——也已经提供了下载。相关文库也可供下载。

如果设计师想启动项目,目前已经没有任何阻碍。这也是我们相信 28nm FD-SOI 是目前正确的节点的原因,因为市场上的资源已经完全够启动项目了。如果我们开发其他工艺,比如 14nm FD-SOI,或者其他中间工艺,那么市场仍然会表示,你的晶体管不错,演示简报也不错,但是我没有足够资源启动项目,那样的话就成了恶性循环。我们认为目前非常有必要开始 28nm 的设计,让客户可以将实际的产品带到市场上。然后大家可以从 28nm 再演进到其他工艺。


媒体:让我们再更多谈谈设计方面的考量和基底偏压。如何应用以及何时适用?
KL:14nm FinFET 和 28nm FD-SOI 都是全耗尽的。全耗尽结构的一个独特的技术价值在于其可以实现在更低的电力供应下运行。功耗计算为 Power=CV2/frequency。如果可以在更低的电力供应下运行芯片,那么就能显著地节省动态耗电量。FinFET 并没有基底效应,所以无法实施基底偏压。


FD-SOI 则有基底偏压可供使用。通过逆向基底偏压,将获得低得多的泄漏功耗。如果追求更高性能,可以激活顺向基底偏压获得所需速度。这也是 FinFET 无法做到的。这是两者之间的一个区别,取决于如何使用芯片,这将完全有赖于系统层面,或是建筑层面是否已经考虑到。如果运用基底偏压得心应手,那么使用 FinFET 就会成为问题,因为这个属性不存在。很多人还是倾向于使用基底偏压,其优势巨大。并不意味着无法进行设计,只是需要差别设计。

已经有用户使用 bulk 的基底偏压。对于已经用过基底偏压的客户,这就不是新鲜事了。他们对 FD-SOI 的更宽广的应用很满意,相对而言 bulk 的应用更窄。

AF:对这些客户而言,转用 FinFET 更麻烦,因为 FinFET 需要双光罩考量等等,需要更大的电容


媒体:技术移植——FD-SOI 是否改变了技术移植所需的时间?
KL:如果客户已经有 28nm 的产品了,并在规划下一个速度更快或能耗更低的产品,并考虑应用 FinFET,那么 28nm FD-SOI 也是另一个可行的选项。设计 FinFET 产品所要掌握的知识多得多。因此相比使用 FD-SOI,FinFET 的周期更长。我们的部分客户正是被 FD-SOI 的这一优势所吸引,即将做出最终的决定。如果客户非常在意产品上市时间的问题,那么 FinFET 可能会造成阻碍。如果客户需要在 6 个月内下线生产,那么 FD-SOI 是更好的选择。


AF:另一个客户决定选用 28nm FD-SOI 的原因在于三星代工厂也加入了 FD-SOI 的行列。有一些客户非常犹豫是否要使用 28nm FD-SOI。意法半导体是一家很前瞻的企业,他们自己进行了很多调研和开发,但其工厂有限的产能还是会把其他客户吓走。

KL:是的,三星是可靠的、能够量产的生产合作伙伴,这对我们的客户来说意义重大。

*NRE=非重复性工程费用。在无晶圆厂,会进行 NRE、IP 和设计的工作(工程费用、预付的和基于特许权的 IP 费),光罩和生产的 NRE 费用(光罩成本、晶圆原型品批次、工具成本、测试卡、基材以及其他一次性费用支出),以及认证所需 NRE(静电放电、锁定效应,以及其他行业专有的认证,比如汽车业)


以上是媒体就三星的 28nm FD-SOI 代工厂工艺现状进行的三部曲采访的第二部分。如果还未阅读其他部分,可以点击第一部分(谈及技术完备性),以及第三部分(谈及产业生态系统)。

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系列汇总:

之一:是的,28nm FD-SOI 制程正在进行中!

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Adele HARS女士从《Advanced Substrate News》2005年创立以来即担任主编一职,她拥有超过25年的电子行业采编经验。