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偏離摩爾定律晶片微縮腳步漸緩

—— 晶片微縮的路程愈來愈艱困了
作者: 時(shí)間:2012-03-27 來源:中電網(wǎng) 收藏

  半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在面臨一項(xiàng)挑戰(zhàn),即每?jī)赡晡⒖s特征尺寸的周期已然結(jié)束,我們正在跨入一個(gè)情勢(shì)高度不明的階段。業(yè)界目前面臨的幾項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)都顯示,微縮的路程愈來愈艱困了。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/130738.htm

  1.晶圓代工廠量產(chǎn)32/28nm晶圓的周期延長(zhǎng)到了三年左右。2009年,45/40nm晶圓占代工廠營(yíng)收比重僅10%;而2012年第四季,32/28nm占代工廠營(yíng)收比重也是10%。

  2.在32nm量產(chǎn)2年多以后,22nm的FinFET才宣布將邁入量產(chǎn)。FinFET是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)。英特爾在這方面的研究相當(dāng)卓越,但仍需克服許多挑戰(zhàn),才能支援新一代SoC所需的多閾值電壓和多VDD位準(zhǔn)。

  3.與28nm制程相比,下一代20nm平面CMOS將面臨更多的容差控制挑戰(zhàn)。這可能帶來重大影響──20nm的每閘極成本將高于28nm。

  由于每閘極成本很可能會(huì)升高,因此,在邁向下一代制程時(shí)要做的工作實(shí)際上還有很多,這會(huì)再延長(zhǎng)設(shè)計(jì)完成的時(shí)間。另外,世代的每閘極成本也可能比28nm來得高。

  4.20nm以后的下一步是什么?半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正致力于開發(fā)FinFET。他們確實(shí)能開發(fā)出來,但在制造上會(huì)面臨更多挑戰(zhàn),包括階梯覆蓋(stepcoverage)、FIN尺寸的控制、在多個(gè)層上使用雙重圖形(doublepatterning),甚至需要使用四重圖形等。

  此外,EUV技術(shù)顯然不會(huì)在2014~2015年就緒,所以業(yè)界仍得繼續(xù)使用193nm工具。而最近檢視28nm生產(chǎn)線的問題也顯示,許多技術(shù)正在逼近極限。

  另一個(gè)關(guān)鍵問題是FinFET能否實(shí)現(xiàn)上的多VDD位準(zhǔn)和多閾值電壓。

  業(yè)界要做的工作很多,必須開發(fā)新的元件庫、IP必須過渡到FinFET架構(gòu)、必須測(cè)試晶片的運(yùn)作,還要確保能夠量產(chǎn)。在世代,復(fù)雜的晶片將花費(fèi)2億~5億美元的設(shè)計(jì)成本,即使是返工也必須花費(fèi)2,000萬~5,000萬美元。更不用提設(shè)計(jì)失敗的成本了。

  更重要的是,直到2016或2017年,看來都不會(huì)有英特爾以外的公司量產(chǎn)14nmFinFET。要達(dá)到量產(chǎn)階段,就必須確保能達(dá)到比前幾代技術(shù)更低的功耗,以及更更的每閘極成本。

  而在14nm以后,還會(huì)面臨全新的挑戰(zhàn)(EUV、450mm、碳奈米管等)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必須了解艱巨的挑戰(zhàn)會(huì)不斷迎面而來,而且朝更小特征尺寸轉(zhuǎn)移的時(shí)間也會(huì)不斷延長(zhǎng)。

  這代表整個(gè)供應(yīng)鏈,包括模具供應(yīng)商、光罩廠商、代工廠、IC設(shè)計(jì)公司和電子產(chǎn)品制造商都必須進(jìn)行調(diào)整。

  從硬體角度來看,蘋果(Apple)這次推出新一代iPad時(shí)所做的最主要調(diào)整,只有更高解析度的顯示器罷了。

  對(duì)晶圓供應(yīng)商來說,若他們不做出相應(yīng)調(diào)整,那么每月10,000片晶圓,高達(dá)10億美元的成本,是非常驚人的。



關(guān)鍵詞: 晶片 14nm

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