解讀FinFET存儲器的設(shè)計挑戰(zhàn)以及測試和修復(fù)方法

使用多鰭片突出了FinFET與平面架構(gòu)之間的重大差異。平面工藝使用晶體管寬度和長度尺寸的二維界面。而在FinFET中，鰭片大小是固定不變的，柵極厚度（其定義了溝道長度）也是固定不變的。改變FinFET的唯一參數(shù)是鰭片數(shù)量，而且必須是整數(shù)。比如：不可能有2？（兩個半）鰭片。

　　圖2：平面架構(gòu)與FinFET架構(gòu)對比

FinFET降低了工作電壓，提高了晶體管效率，對靜態(tài)功耗（線性）和動態(tài)功耗（二次方）都有積極作用?？晒?jié)省高達50%的功耗。性能也更高——在0.7V上，性能（吞吐量）比平面工藝高37%。

FinFET復(fù)雜性帶來了制造困難

與平面工藝相比，FinFET的復(fù)雜性一般會導致更加昂貴的制造工藝，至少初期是這樣。隨著代工廠經(jīng)驗不斷豐富和對工藝過程的控制越來越嫻熟，這些成本可能會下降，但就目前而言，放棄平面工藝的話會增加成本。

FinFET還存在熱挑戰(zhàn)。由于鰭片直立，晶片的基體（襯底）起不到散熱片的作用，這可能導致性能下降和老化。熱挑戰(zhàn)還會影響修復(fù)，因為在某些情況下，存儲器不僅需要在生產(chǎn)測試中修復(fù)，以后還需要在現(xiàn)場修復(fù)。

在使該工藝投產(chǎn)、擴大到量產(chǎn)等情況下，代工廠必須考慮這些挑戰(zhàn)。一般來說，代工廠還要負責存儲器位單元，需要對其做全面分析（通過模擬）和鑒定（通過運行晶圓）。IP提供商，無論是存儲器、標準單元還是接口提供商，也要在構(gòu)建自己的布局的同時考慮這些問題。

SoC設(shè)計人員受到的影響不大，至少對于數(shù)字設(shè)計流程來說是這樣。一般來說，設(shè)計人員見到鰭片的次數(shù)絕不會比他們以往見到晶體管的次數(shù)更多，除非他們想在其布局與布線工具所使用的，采用金屬結(jié)構(gòu)進行連接的標準單元內(nèi)部一探究竟。

STAR存儲器系統(tǒng)

Synopsys生態(tài)系統(tǒng)（圖3）包括創(chuàng)建布局、完成提取、模擬等需要的所有工具。Synopsys內(nèi)部各IP小組能夠充分利用完整的Synopsys工具套件來設(shè)計、驗證并測試Synopsys IP，包括存儲器在內(nèi)。

　　圖3：Synopsys工具套件

Synopsys已經(jīng)從最底層起搭建了自己的專門知識。他們與所有不同的FinFET廠家均構(gòu)建了多個測試芯片：三星、TSMC、英特爾、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月，Synopsys運行過的FinFET測試芯片有50個以上。這些芯片均使用了被稱之為DesignWare？STAR存儲器系統(tǒng)？的Synopsys測試和修復(fù)解決方案，其中STAR表示自測試與修復(fù)。

自測試和修復(fù)曾經(jīng)在很多代工藝制程上使用過，不只是FinFET。通過不斷投入，Synopsys改善了STAR存儲器系統(tǒng)。圖