20nm是怎樣改變IC設(shè)計的

芒果啤酒對于半導(dǎo)體設(shè)計與制造業(yè)有什么貢獻？我從未想象過，在一張來自世界各地的啤酒愛好者的表單中，果味啤酒會通過一項味覺測試。事實證明，芒果啤酒非常好！同樣的道理，20nm曾經(jīng)被認為華而不實，不會投入量產(chǎn)，不會微縮，但事實證明20nm非常好。那些前沿的無晶圓廠商們6個月前還在撓頭糾結(jié)，現(xiàn)在已經(jīng)在規(guī)劃著明年第一季度20nm的流片了。

20nm工藝節(jié)點是電子產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)折點。它帶來巨大的動力、性能和面積優(yōu)勢，同時帶來了光刻技術(shù)、可變性和復(fù)雜性等挑戰(zhàn)。然而令人欣慰的是，通過在端到端、集成設(shè)計流程中使用EDA工具，這些挑戰(zhàn)都是在人們的掌控范圍之內(nèi)的。

上段話出自Cadence白皮書“20nm是怎樣改變IC設(shè)計的”，我超級同意這種說法。20nm當(dāng)之無愧地是半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折點?，F(xiàn)在，技術(shù)的褶皺已經(jīng)被熨平了，讓我們來看看代工業(yè)務(wù)模型是如何演進的。

“無疑，我們正站在最先進的工藝技術(shù)節(jié)點這個十字路口。為了能夠邁出正確的一步，對制造和設(shè)計中必要的投資和和資源是必不可少的。”三星北美洲的代服務(wù)副總裁AnaHunter表示。

我很同意AnaHunter的觀點，整個產(chǎn)業(yè)處在一個轉(zhuǎn)折點，業(yè)務(wù)模式將會改變。代工半導(dǎo)體公司們需要一個類似IDM的環(huán)境模式。如果看一下三星最新的宣傳冊“兩全其美：IDM和專業(yè)晶圓代工”。

在DAC2012那段時間，我曾經(jīng)問過很多無晶圓半導(dǎo)體廠商的工程師們，與代工廠們進行新的工藝技術(shù)合作使他們發(fā)生了什么樣的改變。我也問了一些代工廠。類似IDM這樣的答案并沒有讓我感到吃驚，因為與EDA和IP廠商們合作新的工藝節(jié)點已經(jīng)是我每天都在做的事情了。但是對于那些相信英特爾的公關(guān)那套胡說八道的理論的人來說就不同了。

UMC首先在與賽靈思的從0.25微米轉(zhuǎn)向40nm的合作中用到了類似的IDM環(huán)境模式。賽靈思用UMC總部一個樓層的員工花10年的時間開發(fā)出了很多新的工藝。而賽靈思與UMC“離婚”之后，UMC再也不奉行“一夫一妻”制了，而是選擇了多家廠商如TI、高通和IBM。

臺積電卻選擇了一條被大多數(shù)人忽略的路。早期的與其他廠商在參考流1.0上的合作，現(xiàn)在已經(jīng)演進為12.0的版本，并且有了很多新的合作方，結(jié)果將在10月的TSMCOIP上公布。這些合作方包括已有的和新興的很多半導(dǎo)體和EDA廠商。接下來臺積電將為客戶零成本研發(fā)實體知識產(chǎn)權(quán)作為參考和生產(chǎn)用。而商業(yè)知識產(chǎn)權(quán)是臺積電“硅驗證”程序的另一部分，大大小小的IP公司完成了詳盡的資格認證程序來確?？梢詳D進臺積電的IP廠商目錄。下一步就是臺積電的“早期使用計劃”，挑選一部分客戶和合作伙伴來進行工藝研發(fā)。我想這是從90nm開始的吧。早期使用計劃的認證過程還存在爭議，但是可以明確的一點是這對于無晶圓半導(dǎo)體的生態(tài)系統(tǒng)進化很有幫助。而結(jié)果就是，臺積電的DTP（設(shè)計技術(shù)平臺）部門已經(jīng)花費了幾億美元來構(gòu)造行業(yè)領(lǐng)先的“模擬IDM平臺”，正如我們今天所見到的。

這把我們帶到了40nm工藝。早在28nm甚至20nm的時候無晶圓廠商門已經(jīng)入駐新竹了，代工廠已經(jīng)開始“早期認證”一些頂級的無晶圓廠商了。但你很難區(qū)分高通、博通、英偉達、賽靈思和如今的IDM，當(dāng)然制造設(shè)備的所有權(quán)除外。并且不要忘了現(xiàn)在的無晶圓廠商德州儀器、AMD、富士通、LSILogic曾經(jīng)都是IDM廠商。