芯片制作工藝需追趕世界潮流加倍努力

時(shí)間：2012-12-13 14:07:04

關(guān)鍵字：芯片富士通 SOC設(shè)計(jì) NI

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[導(dǎo)讀]隨著科技的發(fā)展，在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造方面，各相關(guān)廠商相繼突破制造工藝，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2012年初，富士通半導(dǎo)體宣布交付其為中小型IC設(shè)計(jì)公司量身定制的55nm創(chuàng)新工藝制程(可兼容65nmIP、性能堪比40nm工藝)，一度引發(fā)

隨著科技的發(fā)展，在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造方面，各相關(guān)廠商相繼突破制造工藝，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2012年初，富士通半導(dǎo)體宣布交付其為中小型IC設(shè)計(jì)公司量身定制的55nm創(chuàng)新工藝制程(可兼容65nmIP、性能堪比40nm工藝)，一度引發(fā)中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)的震動(dòng)。而在日前于重慶舉辦的“中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2012年會(huì)暨重慶集成電路跨越發(fā)展高峰論壇”上，富士通半導(dǎo)體又一次帶來(lái)驚喜，率先將已經(jīng)量產(chǎn)的成熟28nm先進(jìn)工藝和設(shè)計(jì)服務(wù)帶給中國(guó)高端SoC設(shè)計(jì)業(yè)者。

“55nm創(chuàng)新工藝制程(CS250L和CS250S)推出后中國(guó)客戶的反饋非常好，這和我們當(dāng)初推出時(shí)的定位策略有關(guān)，如55nmtransistor不變，65nmIP可以重用等，這使得以前65nm客戶可以很容易導(dǎo)入55nm制程?，F(xiàn)在已經(jīng)有2至3家消費(fèi)類電子的用戶在使用了，預(yù)計(jì)明年初將會(huì)有3個(gè)Tapeout?！备皇客ò雽?dǎo)體ASIC/COT業(yè)務(wù)市場(chǎng)部副經(jīng)理劉哲女士介紹說(shuō)。

如果說(shuō)高性價(jià)比的55nm創(chuàng)新工藝制程是為了一解處于激烈競(jìng)爭(zhēng)中的本土中小客戶IC設(shè)計(jì)之“渴”，那么此次富士通半導(dǎo)體帶來(lái)的成熟已經(jīng)量產(chǎn)的28nm半導(dǎo)體制造技術(shù)則是為幫助中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)應(yīng)對(duì)高端先進(jìn)制程SoC設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)而生。

當(dāng)半導(dǎo)體制程進(jìn)入40nm工藝節(jié)點(diǎn)以后，成本成為高端SoC設(shè)計(jì)企業(yè)面臨的第一只“攔路虎”。如下圖2所示為32nm/28nm及22nm/20nm工藝制程投資的各項(xiàng)費(fèi)用，其中32nm/28nm工藝的收支平衡(Breakeven)為30-40Munits，而22nm/20nm工藝的Breakeven更高達(dá)60-100Munits，這樣高的半導(dǎo)體制造成本不只掐住了中小IC業(yè)者的喉嚨，也成為高端SoC設(shè)計(jì)廠商的巨大壓力。再加上IP方面不菲的投資以及整合驗(yàn)證，財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)可謂巨大。

雖然邁向尺寸更小的工藝節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了集成度和性能優(yōu)勢(shì)，但是設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度也相應(yīng)成倍增加，這成為高端SoC設(shè)計(jì)企業(yè)面臨的第二只“攔路虎”。有關(guān)人士分析道：“28nm使得一切都變得非常復(fù)雜：Doublepatterning、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導(dǎo)體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時(shí)間、盈利能力、可預(yù)測(cè)能力、低功耗(面積)、復(fù)雜性等各種問(wèn)題現(xiàn)在也依然存在，不只存在，當(dāng)工藝尺寸不斷縮小，還會(huì)使問(wèn)題變得更加糟糕?！?BR>
雖然邁向尺寸更小的工藝節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了集成度和性能優(yōu)勢(shì)，但是設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度也相應(yīng)成倍增加，這成為高端SoC設(shè)計(jì)企業(yè)面臨的第二只“攔路虎”。劉哲分析道：“28nm使得一切都變得非常復(fù)雜：Doublepatterning、Layout-dependenteffects、Newinterconnectlayers、Difficultdesignrules、Devicevariation、Newtransistors等等。而曾經(jīng)存在于半導(dǎo)體制造工藝中的諸如成本、產(chǎn)量、上市時(shí)間、盈利能力、可預(yù)測(cè)能力、低功耗(面積)、復(fù)雜性等各種問(wèn)題現(xiàn)在也依然存在，不只存在，當(dāng)工藝尺寸不斷縮小，還會(huì)使問(wèn)題變得更加糟糕。”

此外，不要忘記：Multi-sourceIP、混合信號(hào)和RF、3D-IC方法、系統(tǒng)級(jí)封裝等這些新的設(shè)計(jì)方法也會(huì)使SoC設(shè)計(jì)面臨更多的挑戰(zhàn)。

在世界范圍內(nèi)，富士通半導(dǎo)體在40/28nm高端制程上的設(shè)計(jì)能力相比其他設(shè)計(jì)公司具有很大優(yōu)勢(shì)，并且富士通半導(dǎo)體在28nmIP上也處于領(lǐng)先位置。

和TSMC的密切合作是富士通半導(dǎo)體在28nm上的優(yōu)勢(shì)之一?！案皇客ò雽?dǎo)體在TSMC的28nm工藝上的Tapeout數(shù)量也是名列前茅的，這使我們?cè)趯?duì)工藝制程的管理、優(yōu)化方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)。”有關(guān)人士介紹說(shuō)

例如剛開(kāi)始的28nm工藝可能會(huì)有一些良率(yield)不穩(wěn)定的問(wèn)題，通過(guò)和TSMC的項(xiàng)目合作，富士通提高了量產(chǎn)的良率，包括穩(wěn)定良率，在這方面取得了非常大的成果，這也是其若干客戶先進(jìn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目能夠量產(chǎn)的一個(gè)很重要因素。

“量產(chǎn)與否，在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域是有質(zhì)的區(qū)別的?，F(xiàn)在市場(chǎng)上宣稱有28nm項(xiàng)目的設(shè)計(jì)服務(wù)廠商不少，但真正擁有能夠進(jìn)入量產(chǎn)的28nm設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的可以說(shuō)是寥寥無(wú)幾。而富士通半導(dǎo)體此次宣布的成熟已經(jīng)量產(chǎn)的28nm創(chuàng)新工藝技術(shù)(CS450HP、CS450G、CS450LP)正是為了將先進(jìn)的高端ASIC方案和設(shè)計(jì)服務(wù)帶給中國(guó)廠商，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在這個(gè)領(lǐng)域的空白?！庇嘘P(guān)人士表示。

但不可否認(rèn)的是，在工藝制程上雖然國(guó)內(nèi)引入了富士通的28nm制造工藝，但和世界其它一流廠商的最高制造工藝還是有差別。其中英特爾公司明年則會(huì)采用22納米工藝。到2014年，英特爾計(jì)劃將芯片工藝降至14納米(理論最低值為10納米)級(jí)別，通過(guò)這種措施，便可在相同體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的性能。例如，在尺寸相同的情況下，14納米工藝的芯片將達(dá)到28納米工藝的兩倍。國(guó)內(nèi)需要在芯片制造領(lǐng)域取得更多的突破，在掌握現(xiàn)在制造工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)高精芯片制造工藝。