??? 半導體行業(yè)的競爭始終在加速進行,，當今市場對半導體器件的要求已經發(fā)生了巨大變化。過去,，用戶最注重的是器件性能,，其次是功耗，最后才是價格,。隨著半導體器件性能的不斷提高,，尤其是中低端產品成為應用主流，用戶更看重成本,，其次是功耗,，最后才是性能。特別自2002年以來,，FPGA產業(yè)出現了巨大的增長,，FPGA產品在容量和速度上都足以滿足大多數商業(yè)應用的需求，尤其是在所謂的“非傳統(tǒng)”FPGA領 域,；如果能不斷降低成本和功耗,，FPGA在消費電子、汽車電子,、通信,、廣播、工業(yè)等市場的應用將更加廣泛,。FPGA是一種通用邏輯器件,，采用更先進的工藝來提高性能、降低成本和功耗是其最佳途徑,，在完成向65nm" title="65nm">65nm工藝轉型后,，FPGA廠商將縮小線寬的競賽延伸到了45nm" title="45nm">45nm和32nm。10月23日,，Altera公司技術開發(fā)副總裁Mojy Chian博士來到北京,，在媒體座談會上介紹了該公司45nm IC的開發(fā)情況。
??? 45nm節(jié)點被稱為IC設計的分水嶺,。它采用應變硅工程(Strain engineering),，可提高晶體管性能40%以上，可以把更多的晶體管做到有效的面積里,，密度提高近2倍,，每個晶體管的成本每年降低25%~30%，可以帶來運算性能和功耗雙方面的改進；45nm已經接近原子尺寸極限,，光刻技術,、晶體管的漏電、寄生電容等都是不容易解決的問題,；芯片制造商在生產中引入了大批新穎,、復雜且昂貴的生產技術，例如193nm浸沒式光刻,，超低k薄膜以及高k電介質,。在此情況下，芯片研發(fā)成本至少提高了50%,，掩膜成本提高了50%（45nm在＄3M以上）,；IC設計和生產工藝之間的耦合性越來越緊密，IC設計者更要關心底層工藝問題,。特別地,，無晶圓廠設計公司必須與他們的EDA工具廠商、代工" title="代工">代工伙伴密切合作,。
??? Chian博士說,，45nm相對65nm的優(yōu)勢要比65nm相對90nm的優(yōu)勢更大，開發(fā)難度也更高,，器件開發(fā)過程中的泄漏管理,、電壓飽和、變異管理,、逆溫現象、加速低功耗轉換等技術都面臨挑戰(zhàn),。這些問題不是無法解決,，但增加了開發(fā)成本，提高了代工廠商進入的門檻,。Altera通過選擇正確的合作伙伴,、采用“硅片率先投產”的設計方法以及協(xié)作設計和工藝開發(fā)的方式來實現2008年45nm FPGA的量產。
正確的合作伙伴——臺積電
??? Altera與臺積電" title="臺積電">臺積電有13年多的合作歷史,，順利地推出了90nm和65nm產品,。Chian博士介紹說，雙方合作十分緊密,，合作關系已經遠遠超越了客戶和供應商的關系,，它們更像一個大公司的兩個部門：Altera是IC設計部門，而臺積電則是晶圓生產部門,。臺積電是繼Intel,、三星、TI、ST和東芝之后的全球第6大半導體制造商,，且前5個公司不經營代工業(yè)務,，所以臺積電實際上是世界上最具實力的代工廠商。臺積電在研發(fā),、產能和質量控制方面都處于領先地位,。對于Altera這樣的無晶圓廠半導體供應商，與臺積電合作應當說是最好的選擇,。
“硅片率先投產”設計方法
??? Altera的“硅片率先投產”設計方法(Design methodology for“first silicon to production”）可確保業(yè)界領先的性能和可靠性,。其創(chuàng)新的可編程功耗技術，可允許一些不會被調用的晶體管暫時處于休眠狀態(tài),，當再次被調用時,，它們可以立刻恢復動力，使新一代芯片的功耗顯著降低,；精確的晶體管模型,，實現了最佳的器件性能；另外,，Altera在設計階段就考慮到了器件的可靠性技術并內置到芯片中,，提高芯片生產時的成品率和惡劣環(huán)境下的可靠性。
??? Chian博士著重介紹了Altera的測試芯片" title="測試芯片">測試芯片硅片驗證方法,。測試芯片結合工藝建模,、仿真，是“硅片率先投產”的基礎,。測試芯片的目的是：驗證創(chuàng)新的工藝改進和電路設計方法,；降低生產工藝和電路設計中的不確定性風險；測試芯片的性能余量,，實現性能和可制造性的最佳平衡,。Chian博士強調，Altera是通過測試芯片驗證新的關鍵技術,，而不是通過客戶驗證,。在90nm和65nm工藝節(jié)點，Altera都使用了9款測試芯片,，確保了量產的第一顆芯片交給客戶正常使用,。此次45nm節(jié)點Altera將使用8款測試芯片，目前已經完成了4款45nm的測試芯片,，在2008年產品正式推出之前還要測試4款芯片,。
協(xié)作設計和工藝開發(fā)
??? Chian博士說，所有這些成績的取得都離不開臺積電的緊密合作,。Altera與臺積電從2005年開始合作研制45nm FPGA,，成立了12個聯合開發(fā)工作組，每一個工作組都有自己非常明確的目標，解決新工藝中的某一個關鍵技術,。每一個工作組都有來自Altera和臺積電的組長和員工,，Altera和臺積電的項目經理共同預測和管理設計過程中可能遇到的問題。這些聯合開發(fā)工作組在工藝和設計上一起努力,，以縮短面市時間,、提高性能、提高成品率,、降低成本,。
??? 45nm工藝節(jié)點雖然提高了IC 設計廠商和代工廠商的進入門檻，但對FPGA是有利的,，因為一個45nm? ASIC的開發(fā)成本非常高,、風險非常大，越來越多的客戶會在高昂的ASIC設計和前期費用上不堪重負,；隨著采用更低線寬的工藝節(jié)點,如45nm,、32nm，FPGA的性能不斷提高,，FPGA與ASIC的界限將越來越不明顯,，將有更多的ASIC設計人員轉向FPGA，可編程邏輯器件將贏得越來越多客戶的青睞,。此外,，從全球來看，未來五到十年,，消費者對3C融合業(yè)務的需求也將大大推動可編程邏輯市場的發(fā)展,。我們期待Altera公司的45nm FPGA。