GlobalFoundries公司正在仔細考慮其20nm節(jié)點的低功耗和高性能等不同制程技術(shù),而在此同時,,多家晶片業(yè)高層也齊聚一堂,,共同探討即將在2014年來臨的3D IC,,以及進一步往7nm節(jié)點發(fā)展的途徑,。
IBM的專家指出,,下一代的20nm節(jié)點可支援最佳化的低功耗和高性能制程技術(shù),。而GlobalFoundries將在今年八月決定,,是否提供這些不同的制程選項,。
這些僅僅是今年度GSA Silicon Summit 上討論的兩個焦點。與會的晶片業(yè)高層還討論了預(yù)計在2014年到來,,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)的3D IC ,,以及腳步緩慢但仍然預(yù)見可朝7nm 邁進的CMOS 微縮技術(shù),。
“臺積電最近表示其20nm 節(jié)點在制程最佳化方面并沒有顯著差異,,但我并不這么認為,” IBM 院士暨微電子部門首席技術(shù)專家Subramanian Iyer說,。“我相信,,在相同的節(jié)點上??,你可以擁有兩種不同的制程,,”他在主題演講中表示,。
事實上, GlobalFoundries 正在考慮是否是在為20nm 提供高性能和低功耗制程,。
“我們?nèi)栽谂c主要客戶討論該做些什么,,針對性能和功耗方面,可能要做出更多取舍,,” GlobalFoundries 先進技術(shù)架構(gòu)主管Subramani Kengeri表示,。
他指出, 20nm 的變化空間可能相對更加狹小,,而且從經(jīng)濟面來看也未必可行,。IBM的Iyer則認為,臺積電決定僅提供一種20nm制程,,其經(jīng)濟面的考量可能多于技術(shù)面,。
接下來,采用FinFET的14nm制程,,則將為晶片產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)更大的機會,,如提供0.9V的高性能版本,以及0.6V的低功耗變種制程等,。此外,,與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移到一個新制程節(jié)點相較,14nm節(jié)點可提供的利益也預(yù)估將高出兩倍之多,。
從歷史角度來看,,要為每一個節(jié)點提供不同制程變化,都會需要在基礎(chǔ)制程上添加獨特且復(fù)雜的特性,,IBM的Iyer說,。他指出,過去,,我們在每一代制程節(jié)點都擁有不同功能的制程,,現(xiàn)在不大可能驟然讓它們完全消失,。
20nm仍有變化空間??,,Subramanian Iyer說
2014年,,迎接3D IC到來
此外,晶片業(yè)高層也探討了幾種可望在2014年量產(chǎn),,采用矽穿孔(TSV)的3D IC,。
思科系統(tǒng)(Cisco Systems)封裝專家暨技術(shù)品質(zhì)部副總裁Mark Brillhart表示,3D IC將改變游戲規(guī)則,。他認為3D IC將有幾種不同的形式,,而且很快就會步入大量應(yīng)用。
“自1996年的覆晶封裝技術(shù)熱潮以來,,我從未想像過封裝技術(shù)能再次令人感到振奮,,”Brillhart說。
高通(Qualcomm)“非常高興”能在實驗室中采用Xilinx的2.5D FPGA來開發(fā)原型,,高通工程部副總裁Nick Yu表示,。他預(yù)計,運用TSV來鏈接Wide I/O的高階智慧手機用行動應(yīng)用處理器最快今年或明年便可問世,。
Nick Yu
“我們會在許多不同領(lǐng)域看到這些強大的3D技術(shù),”IBM的Iyer表示,,他們已經(jīng)制造出了數(shù)款使用TSV堆疊處理器和DRAM的原型產(chǎn)品,。
目前的CPU有8~12個核心,未來還將朝采用3D IC技術(shù),,堆疊24個核心與DRAM還有散熱片的方向發(fā)展,。IBM也對于‘在矽中介層上建構(gòu)系統(tǒng)’(system on an interposer)的2.5D模組深感興趣,在這些模組中,,記憶體晶片在矽基板上圍繞著處理器而建置,,并使用去耦電容來改善功率調(diào)節(jié)性能。
“這個領(lǐng)域不斷出現(xiàn)更多的創(chuàng)新,,它們將帶來更顯著的差異化,,但共同點在于它們都將提供適合行動應(yīng)用的優(yōu)勢,”他補充說,。
但3D晶片仍有許多待解的難題,。工程師仍不知如何解決3D IC產(chǎn)生的熱問題,他們需要新的測試策略和制造工具,,他們也正在推動各領(lǐng)域的設(shè)計師們形成新的供應(yīng)鏈,,就各種技術(shù)和商業(yè)問題展開深入合作及探索。
“現(xiàn)階段,,成本是3 D晶片面臨的最大問題,,”高通的Yu表示,。
他表示,臺積電提出的端對端(end-to-end) 3D服務(wù)會是低成本的說法并不能讓他信服,。他進一指出,,不同的3D產(chǎn)品會需要不同的供應(yīng)鏈。
“設(shè)備占單位成本很大一部份,,”日月光集團(ASE Group)工程暨業(yè)務(wù)部資深副總裁Rich Rice說,。該公司正在安裝接合/分離(bonding/de-bonding)、晶圓薄化和其他負責處理所謂3D制程中間步驟的設(shè)備,。“即使是在較傳統(tǒng)的后段制程領(lǐng)域,,當我們決定量產(chǎn),,我們也必須擔負必要的資本支出,,”Rice說。
應(yīng)用材料(Applied Materials)發(fā)言人指出,,業(yè)界需要新的3D系統(tǒng),,設(shè)備制造商正在努力準備為450mm晶圓和20、14nm節(jié)點做準備,。
思科的Brillhart表示,,他擔憂的事情還有很多,包括為了找到讓3D晶片獲利的可行方法,,彼此競爭的公司有時也必須合作,。
摩爾定律步伐緩慢
好消息是,專家們認為,,一直到至少7nm節(jié)點,,都不會出現(xiàn)根本性的障礙。但壞消息則是“更微小節(jié)點的優(yōu)勢正不斷被侵蝕,,”IBM的Iyer說,。
罪魁禍首就微影技術(shù)。今天業(yè)界采用的193nm浸入式微影技術(shù)已經(jīng)被要求用在22甚至14nm節(jié)點,。
Kengeri
“這導(dǎo)致了愈來愈高的成本,”Iyer說,。“另外,,復(fù)雜的圖形解決方案也讓我們感到焦慮。”
微影成本確實會在20nm和14nm節(jié)點劇烈飆升,,GlobalFoundries的Kengeri表示,。他指出,額外的復(fù)雜性以及制程和設(shè)計成本,,是讓傳統(tǒng)晶片產(chǎn)業(yè)每兩年跨越一個技術(shù)世代的時程開始延長的主要原因之一,。
業(yè)界多花費了三季的時間來達到符合品質(zhì)要求的32/28nm技術(shù)節(jié)點,,這要比過去所花費的時間多出一季,Kengeri說,。“可看到整個產(chǎn)業(yè)的腳步正在趨緩,,”他表示。
根據(jù)美林(Merrill Lynch)的報告,,一個14nm的SoC專案成本可能會上揚到2.5億美元,,Marvell Semiconductor制造部副總裁Roawen Chen說。光罩成本約700萬美元,,且從投片到產(chǎn)出首個矽晶片的時間可能會延長到六個月,,他表示。
“事實是它將變得更加昂貴,,”Chen說,。
但也有好消息,IBM的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了制造出僅內(nèi)含25個原子元件的方法,,這為邁向7nm制程節(jié)點開啟了全新道路,。“在朝7nm前進的道路上,我們并沒有看到根本性的問題存在,,”Iyer說,。