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格罗方德推12纳米FD-SOI工艺,FDX平台吸引力与限制各在何处?

2016/09/09
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9 月 8 日格罗方德(GlobalFoundries)公布了全新的 12 纳米全耗尽平面晶体管(FD-SOI)工艺平台 12FDX,该平台性能媲美 10 纳米 FinFET 工艺,功耗和成本却低于 16 纳米 FinFET 工艺。根据格罗方德提供的数据,12FDX 的性能将比现在最先进的 16/14 纳米工艺提升 15%,而功耗则省了一半。结合此前推出的 22FDX,格罗方德如今成为全球首家具备多节点 FD-SOI 路线图的公司。

 

先进工艺研发成本上升给 FD-SOI 工艺带来机会
进入 28 纳米工艺以后,IC 设计公司的成本不断上升。据 Gartner 估算,设计公司开发一款 7 纳米工艺的芯片,总成本将在 2.7 亿美元左右,差不多是 28 纳米开发成本的 9 倍。(注:现在 Gartner 估算 14 纳米开发总成本在 8000 万美元左右,去年一份报告中估算是 2 亿美元)。

格罗方德半导体产品管理事业群高级副总裁 Alain Mutricy

 

格罗方德半导体产品管理事业群高级副总裁 Alain Mutricy 表示,16/14 纳米 FinFET 工艺设计成本相当于 28 纳米工艺的两倍,从开发周期上来看,16/14 纳米工艺是 28 纳米工艺的 2.4 倍,7 纳米工艺则是 28 纳米的 5 倍。

相比 16/14 纳米 FinFET 工艺,22FDX 平台在设计规则和制造上都具备很大的成本优势。例如,MOL 设计规则 22FDX 比 16/14 纳米工艺减少 50%(总规则减少 10~20%);无 Fin-specific 规则;减少曝光切割(约 50%);更大器件套件(约 2 倍以上);最重要的是减少了 40%的掩膜。

从 Gartner 等市场调研机构提供的数据来看,22FDX 能够以 28 纳米工艺的量产成本实现和 FinFET 工艺相同的性能,“FDX 是 55/40/28 纳米片上系统(SoC)的理想节点,尤其是对中国的 IC 设计公司来说。”Alain 强调。

低功耗与多工艺集成使 FD-SOI 工艺更适应物联网需求
功耗一直是 FD-SOI 阵营所强调的一个优势。28 纳米以后的工艺在功耗与成本上都已经偏离了登纳德定律和摩尔定律,使用最先进工艺的芯片种类越来越少,只有性能与集成密度要求极高的少数芯片才会考虑 16/14 纳米 FinFET 工艺。

格罗方德首席技术官兼全球研发高级副总裁 Gary Patton 表示,经过一年的发展,去年 22FDX 预定的目标都已经实现。在功耗方面,22FDX 支持超低电压运行,只需要 0.4V 电压就能够支持逻辑运算,与 28 纳米 HKMG 工艺相比,功耗降低了 70%,漏电流只有约 1pA/um。

格罗方德首席技术官兼全球研发高级副总裁 Gary Patton

此外,FD-SOI 工艺更易于集成射频与模拟工艺。“FinFET 集成射频与模拟工艺还比较难。”Gary 说道。

Gary 认为,FD-SOI 工艺开发周期更短、设计裕量更大、AMS 设计更简单强大,从而更能体现产品的差异化。

 

FD-SOI 发展慢的原因何在?

半导体逻辑工艺在 28 纳米分道扬镳以后,倡导 FD-SOI 工艺的晶圆厂只有格罗方德和意法半导体,英特尔、台积电等都选择了只做 FinFET 工艺。

由于台积电等厂商不发展 FD-SOI 技术,就决定了大部分用得起先进工艺的 IC 设计公司都会走向 FinFET 路线,没有重量级的设计公司参与 FD-SOI 生态建设,FD-SOI 工艺发展就不会很快。

当然,这种状况在逐渐改善。在本次发布会上格罗方德提出了 FD-SOI 工艺加速器的合作伙伴计划(FDXcelerator),从 EDA 工具(Synopsys、Cadence)、IP(invecas)、平台(芯原)、系统解决方案(Dream CHIP)到设计服务(Leti)等各方面都已经有了合作伙伴,到现在已经有了 50 位客户参与到 22FDX 原型设计中去。


某半导体专家向笔者表示,中国设计公司能否参与到 FD-SOI 工艺发展中去,将是 FD-SOI 工艺能否成功的关键。目前国际客户数量不够,无法支撑 FD-SOI 工艺成熟,而中国半导体制造工艺原本就落后,如果从国家战略层面推动国内设计公司采用 FD-SOI 工艺,那么将是 FD-SOI 工艺的极大机遇。

但笔者向格罗方德求证 50 位参与到 22FDX 原型设计中的公司名单里,有多少家是中国设计公司时,格罗方德高管以保密为由,并未透露。

中国计划晚不晚?

莫大康先生也表示,多数国内 IC 设计公司非常依赖 IP,如果 FD-SOI 工艺在 IP 上不能够完善起来,那么国内公司敢于采用 FD-SOI 工艺的会非常少。

另一位半导体专家表示,格罗方德此前不太重视中国市场,FD-SOI 工艺将可能成为格罗方德与中国厂商合作的切入点。

格罗方德对中国市场的态度确实在发生改变,笔者过去两年询问格罗方德在中国设厂的计划,回答都是一个字“NO”。在 2016 年,格罗方德终于宣布将在国内设厂,虽然最终地址现在还未确定,但在国内设厂的计划应该不会更改。

格罗方德副总裁兼中国区总经理

刚刚履新的格罗方德副总裁兼中国区总经理白农表示,格罗方德中国区今后的策略将从三个方面着手:第一是制造业务,将在中国开设 12 寸晶圆厂,扩大生产能力,以对新加坡工厂的主流技术形成补充;第二是设计支持,目前格罗方德在北京和上海的设计中心的员工超过 100 名,随着中国区业务增长,设计支持能力也将随之扩充;第三是工艺组合,不论是中国还是全球,格罗方德都将提供最丰富的工艺组合供客户选择。

“中国区的销售额仅占全球 5%,今后 24 个月,格罗方德中国区营的目标是翻一番。”

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