20nm和3D IC將是積極的產(chǎn)業(yè)
過去一年中,Mentor公司實(shí)現(xiàn)了10億美元的營(yíng)業(yè)額。并在20nm設(shè)計(jì)、3DIC、DFM(可制造設(shè)計(jì))、DFT(可測(cè)試設(shè)計(jì))、SoC驗(yàn)證方面都有很大進(jìn)展。在北京的Mentor Forum期間,筆者就目前設(shè)計(jì)業(yè)的一些困惑,詢問了Mentor的掌舵人。
問:隨著工藝的演進(jìn),每家foundry(代工廠)能支持的設(shè)計(jì)公司越來越少。例如65nm時(shí),一家代工廠大概可以同時(shí)支持60~80個(gè)設(shè)計(jì)。40nm時(shí)40~50個(gè),28nm時(shí)20~30個(gè),20nm時(shí)可能12~16個(gè),因?yàn)樘珡?fù)雜,代工廠沒有精力了。目前公開說在20nm要去建廠的廠商一共四家: Intel、IBM、三星、TSMC。那么,這對(duì)IC設(shè)計(jì)業(yè)會(huì)帶來哪些影響?
答:每一個(gè)新的工藝,都有一個(gè)慢慢被接受并提升的過程。到了28/20nm,F(xiàn)oundry在設(shè)備的投入確實(shí)相當(dāng)?shù)拇?。不過我們認(rèn)為,隨著這些資本投入逐漸變?yōu)楫a(chǎn)能后,我們相信會(huì)有更多的客戶會(huì)樂意進(jìn)入這些先進(jìn)的工藝,因?yàn)槌杀靖拥牡土?。除了上述的幾家,我們相信UMC(聯(lián)電)及SMIC(中芯國(guó)際)都會(huì)很快進(jìn)入20nm的行列。
另外,任何新的先進(jìn)半導(dǎo)體制程都是由大批量設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的,像FPGA、無線基帶芯片和圖形芯片等。由于工藝成熟,代工廠的資源可支持更多的客戶,使更多的公司開始做先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。
28和20nm能夠提供獨(dú)特的差異化。由于代工廠的投資是前代的二三倍,因此接下來的兩年會(huì)有豐富的晶圓片出現(xiàn)。這些大容量、低成本的晶圓片將鼓勵(lì)更多企業(yè)設(shè)計(jì)芯片。此外,大批量將導(dǎo)致非常有吸引力的晶片成本,這將使IC設(shè)計(jì)公司有動(dòng)力開發(fā)較低成本的28nm和20nm芯片。因此,20nm將是非常積極的產(chǎn)業(yè)。
問:20nm時(shí)代的經(jīng)濟(jì)性如何?有人分析過[注1],從0.13微米往90nm走的時(shí)候,大概我們還從面積上獲得33.6%的降低,從90nm到65nm,還有20.6%,65到45有18%,45到32有10.1%,32到22nm時(shí)候,只有3.3%了。估計(jì)從22納米再往下走,成本下降的空間非常有限。摩爾定律還會(huì)繼續(xù)走下去嗎?
答:摩爾定律是一種“學(xué)習(xí)曲線”:每18個(gè)月芯片成本減少約50%,芯片內(nèi)晶體管的數(shù)量每18個(gè)月翻番。我們認(rèn)為這種“學(xué)習(xí)曲線”應(yīng)能繼續(xù)。但20nm以后,晶體管的線性尺寸縮減或許將有減緩,不過卻可以通過其他的方式維持這一學(xué)習(xí)曲線的速率。例如FinFET以及3DIC,就是透過三維立體的晶體管形式,或者多芯片堆疊的方法,來滿足將來設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)雜度以及成本的要求。這意味著,,降低每個(gè)晶體管的成本仍將遵循“學(xué)習(xí)曲線”趨勢(shì),正如它過去50年中的一樣。
問:本土IC設(shè)計(jì)公司有能力做20nm、3D芯片的還較稀少,Mentor的EDA工具給中國(guó)本地帶來的意義是什么?這次大會(huì)想給本地企業(yè)傳遞哪些新理念?
答:Mentor是市場(chǎng)上為3DIC芯片設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵軟件的EDA公司。Calibre™提供3DIC所需要的完整驗(yàn)證方案。。此外,Mentor的Tessent™DFT工具能支持所有需測(cè)試的堆疊芯片(die)的需求,包括邏輯和存儲(chǔ)。Mentor的封裝設(shè)計(jì)軟件幫助設(shè)計(jì)師開發(fā)3DIC設(shè)計(jì)的封裝和interposer??梢哉f,Mentor是3D設(shè)計(jì)工具的領(lǐng)導(dǎo)者。
在20nm方面,Mentor是第一個(gè)向市場(chǎng)推出20nm物理驗(yàn)證工具,主要是Calibre系列。我們還把物理設(shè)計(jì)和驗(yàn)證技術(shù)集成起來,針對(duì)20nm所需要的新技術(shù),如double patterning(2次曝光)[注2],能夠在布局&布線的階段,就能夠預(yù)防并解決Double Patterning可能出現(xiàn)的問題。此外,我們看到20nm技術(shù)有利于更復(fù)雜的邏輯設(shè)計(jì),Mentor的硬件仿真器可以大幅度減少設(shè)計(jì)的驗(yàn)證時(shí)間,能幫助客戶提早將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。??梢哉f,Mentor在20nm領(lǐng)域已經(jīng)提供了完整的方案,領(lǐng)先其他對(duì)手。
注1:這段有關(guān)工藝與面積的數(shù)字來源于《電子產(chǎn)品世界》2012年第9期30頁。與Mentor公司所認(rèn)知的數(shù)字不太一致。
注2:double patterning(兩次曝光):20nm后需要兩次曝光或多次曝光。28nm到20nm時(shí),設(shè)備不用做大的改變,但是設(shè)計(jì)手段要變。因?yàn)?0nm后,設(shè)計(jì)間距太窄了,一次曝光會(huì)使光線無法穿過,或者穿過的光線大大失真。double patterning就像兩個(gè)人坐在一起,為了加大間距,中間可隔開一個(gè)位置。因此,人們把一層金屬拆成兩個(gè)mask(掩膜),這樣間距加大,光的不良效應(yīng)就降低。方法是第一次曝光奇數(shù)行,第二次偶數(shù)行。
評(píng)論