新思科技(Synopsys)一項(xiàng)調(diào)查指出,目前已有多達(dá)200件FinFET設(shè)計(jì)定案(tape out)。而鰭式三閘極技術(shù)費(fèi)時(shí)近20年,才真正達(dá)到有效控制電流,防止裝置關(guān)閉后電池持續(xù)漏電。
然而,16/14納米的微影(lithography)技術(shù)、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation;EDA)、芯片處理技術(shù)尚未成熟。16/14納米制程下極紫外光(EUV)微影技術(shù)的延宕時(shí)間、動(dòng)態(tài)動(dòng)力密度增加、以及矽芯片上的元件增加,都增添不少芯片制造成本。
高通(Qualcomm)工程部副總裁Karim Arabi指出,28納米以下制程難以將成本壓低至符合經(jīng)濟(jì)效益,10納米制程技術(shù)或許有些機(jī)會(huì),但仍需創(chuàng)新EDA技術(shù)與結(jié)構(gòu)革新研發(fā)才能達(dá)成。
FinFET制程節(jié)點(diǎn)的主要考量之一,在于芯片上元件大幅增加,而研究人員得找出新的技術(shù)工具與方法,使所有元件成功相互溝通。研發(fā)人員需要3D模型來視覺化元件之間的互動(dòng)、需要處理更多資料,資料探勘已成必然,而EDA供應(yīng)商也需要隨時(shí)升級(jí)技術(shù)工具。
現(xiàn)有雙重曝光技術(shù)(double patterning)就已經(jīng)產(chǎn)生龐大資料量,而等到進(jìn)入新的制程節(jié)點(diǎn),像是10納米的三重或四重曝光、7納米的八重曝光,就勢必有愈來愈大的資料量要處理。
電晶體區(qū)塊大小增加后,執(zhí)行時(shí)間、性能、存儲(chǔ)器等都會(huì)受影響。而芯片的運(yùn)行速度、選項(xiàng)、周轉(zhuǎn)時(shí)間(turnaround time)也相當(dāng)重要,如果欲在成本考量下保有度與時(shí)間,則必須在中段或后段采新式技術(shù)。此外,因?yàn)殡妷旱�,變異性造成的影響也�?huì)變大。
而寄生元件參數(shù)擷取(parasitic extraction)也是一大問題,尤其影響到芯片制造時(shí)程、面積、以及效能。這主要是因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)邊界(corner)數(shù)量增加,盡管這些邊界伴隨晶圓制造流程的受限設(shè)計(jì)規(guī)則(Restrictive Design Rules;RDR),規(guī)則不斷增多使得確實(shí)追蹤仍有相當(dāng)難度,到了10納米制程、甚至是7納米制程狀況會(huì)更嚴(yán)重。
這些問題到后矽測試(post-silicon testing)時(shí)才會(huì)浮現(xiàn),但許多廠商卻為節(jié)省時(shí)間成本而希望省略測試步驟。
Cypress Semiconductor資深設(shè)計(jì)工程處長Bo Gao表示,在消費(fèi)市場,只要產(chǎn)品遲一個(gè)月推出就等于替產(chǎn)品宣告死刑,甚至可能損失整年收益。而公司產(chǎn)品成功的關(guān)鍵,在于把握制程每一道步驟,即使只是10分鐘的執(zhí)行時(shí)間,從芯片上面的數(shù)百道執(zhí)行程序與多重步驟來看,累積起來也是個(gè)可觀數(shù)字。
工具與設(shè)備制造商仍在觀望芯片業(yè)者是否會(huì)一腳踏入FinFET領(lǐng)域,還是會(huì)繼續(xù)留在28納米制程技術(shù)、使用全空乏絕緣上覆矽(Fully Depleted Silicon On Insulator;FD-SOI),或是走入其他制程領(lǐng)域。
由于FinFET不適合采用類比設(shè)計(jì),未來趨勢很可能是結(jié)合多種芯片處理技術(shù)的封裝,不論是2.5D、3D、或其他結(jié)構(gòu)皆然。而這不但牽涉到EDA工具,也攸關(guān)IP結(jié)構(gòu)以及如何透過IP執(zhí)行與分析。28納米與16/14納米制程愈趨復(fù)雜后,致使芯片更大、更貴、也更慢。
英特爾(Intel)、益華電腦(Cadence)、安謀(ARM)、明導(dǎo)國際(Mentor Graphics)等公司都正準(zhǔn)備轉(zhuǎn)型走向堆疊芯片(Stack Die)技術(shù),益華電腦甚至已推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)數(shù)十年。許多IP與封裝產(chǎn)業(yè)廠商都躍躍欲試,因?yàn)榇思夹g(shù)一旦成熟,將帶來全新市場機(jī)會(huì)。
專家分析,16/14納米后的發(fā)展趨勢很可能是10納米制程,臺(tái)積電已開始投入10納米制程技術(shù)研發(fā)。不過,10納米制程的未來發(fā)展如何仍是未知數(shù),還得先看16/14納米制程發(fā)展?fàn)顩r而定。 360°:寄生元件參數(shù)擷取在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化中,寄生元件參數(shù)擷取(parasitic extraction)是寄生效應(yīng)于設(shè)計(jì)裝置及所需的電子電路的有線介面兩者之間的計(jì)算,包含:詳細(xì)設(shè)備參數(shù)、寄生電容、寄生電阻、寄生電感(parasitic inductances) (通常稱作寄生器件、寄生元件或簡稱作parasitics)。
寄生元件參數(shù)擷取的主要目的是創(chuàng)建該電路的的模擬模型,詳細(xì)的類比以仿效的數(shù)據(jù)并模擬電路回應(yīng)。數(shù)據(jù)電路回應(yīng)常常用于填充信號(hào)延遲和裝載計(jì)算數(shù)據(jù)庫,比如:定時(shí)數(shù)據(jù)分析、電路仿真和信號(hào)完整性分析。模擬電路通常以詳細(xì)的測試平臺(tái)上運(yùn)行,以表明是否額外寄生擷取仍將允許設(shè)計(jì)的電路運(yùn)作。
早期的集成電路(integrated circuits)的布線影響是可以忽略不計(jì),并且電線不被認(rèn)為是該電路的電子元件。然而在互聯(lián)的0.5微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)的電阻和電容的下方開始對電路性能形成顯著的沖擊,互聯(lián)的收縮過程技術(shù)功率電感的影響也變得很重要�;ミB寄生效應(yīng)主要包括:信號(hào)延遲、信號(hào)噪音、IR下降(電壓的電阻成分)。
在產(chǎn)業(yè)合作上,2013年臺(tái)積電曾與新思科技(Synopsys)合作,就設(shè)計(jì)工具進(jìn)行16納米FinFET V1.0版驗(yàn)證,合作內(nèi)容包含元件模型模擬(device modeling)和寄生元件參數(shù)擷取。