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芯片设计企业该如何选择适合的工艺?

作者:时间:2019-01-28来源:中国电子报 收藏
编者按:如何向芯片设计企业推荐最合适的工艺,芯片设计企业应该怎么权衡?不久前,在珠海举行的“2018中国集成电路设计业年会(ICCAD)”期间,芯原微电子、Cadence南京子公司南京凯鼎电子科技有限公司、UMC(和舰)公司分别介绍了他们的看法。

  如何向设计企业推荐最合适的工艺,设计企业应该怎么权衡?不久前,在珠海举行的“2018中国集成电路设计业年会(ICCAD)”期间,芯原微电子、Cadence南京子公司南京凯鼎电子科技有限公司、UMC(和舰)公司分别介绍了他们的看法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201901/397176.htm

  先进工艺选择的考量

  芯原微电子创始人、董事长兼总裁戴伟民博士称,28nm以前一切是很好的、没有争议的:特征尺寸降低后,功耗低、成本低、速度高;但28nm以后就开始不一样,很多企业在20nm做了一代以后就没怎么往下做了。再看最前沿的企业,台积电的7nm工艺已出炉。但也有些企业为了做7nm赶在前面,肯定10nm没有做全。实际上,7nm客户目前不太多,就是苹果等几家公司。

  关键是7nm的机器没法先做出来,没有机器,会多一二十层mask(掩模),因此马上就有了7nmPlus工艺。但直到5nm才真正把EUV用上去。需要强调的是,FinFET很好,但必须要有EUV机器出来。

  但前面的工艺,例如55nm,做十多年都没问题。但FinFET每代可能就五六年时间就没有了,下一代比这一代还好,就不用原来的工艺了。例如用了10/12nm,14/16nm就不要了。7nm做好了,可能10/12nm就不用了……。所以做10、7nm的客户今天还在期盼着5nm,不会期盼7nmPlusEUV,所以这条路很有挑战性,目前看只有台积电做得起,三星做DRAM很有经验,资金很多,但7nm这个节点还要看。等最后可能是5、3nm时,谁还能做得起?

  所以28nm肯定没有问题。55nm也很好。到后来是7、5nm的芯片有可能出来,因为有历史的原因——7nm客户不上了,就等5nm了。但是从28nm到5nm之间不能是空白、没有节点了,所以FD-SOI的4个节点有意义,例如三星的28、18nm,格芯的22、12nm等。所以客户也许会采取两条腿走路的方式。

  但值得一提的是,我们不是不会做FinFET才去做FD-SOI,当你整个规模很大,100%资源还不够,那就用FinFET。如果IoT很多,20%资源还不够用,需要特别高的工艺,特别是RF集成,适合用RF-SOI工艺。

  明确自己的定位

  Cadence南京子公司南京凯鼎电子科技有限公司总裁王琦博士称,从Cadence所擅长的EDA和IP角度看,设计和制造的投资都很大,因此要进行一个平衡:你要做第一名、第一梯队的成员,就要用最先进的技术。现在,摩尔定律已经明确地出现放缓迹象,持续推动技术进步并实现先进节点工艺是发展的关键。Cadence已经大举投资了7nm和5nm工艺研发并取得巨大成功;我们将继续投资3纳米工艺技术以及未来更先进的制程工艺。

  另外,Cadence选择在会在南京拓展IP战略,源于Cadence在IP端一直致力于先进进程,可是国内在成熟节点上依然有很大市场。所以南京凯鼎的主要任务就是把同样的IP技术移植到中国来,例如Cadence在7nm已经验证的IP反向移植到22nm、28nm等平台中。

  王琦博士表示,市场在哪里,投资就会在哪里,而现在的市场就在中国。“全世界半导体除了中国之外,增长率相对较非常低,作为EDA工具和IP服务商,一定要贴近客户,尤其是中国有这么多具有活力和创新力的中小型公司,他们都有自己的定位和想法,还有这么丰富的应用场景,这就是中国市场最吸引人的地方。”

  特色工艺的超级节点是55nm和28nm

  UMC主打特色工艺。UMC副总经理林伟圣指出,如果现在看整个工艺的发展,如果从90、55、40、28nm来看,现在先进工艺不谈,只谈特色工艺。特色工艺里的55nm是一个超级节点,因此其现在涵盖的产品,从RF到超低功耗、嵌入式非易失、高压、VCD等,对于这些产品,55nm是一个超级节点。

  下一个超级节点是多少?应该是28nm节点。如果把28nm节点与40nm工艺比较,28nm节点速度快,但是漏电比40nm好一点。另外28nm还有非常广的应用,其中之一是在RF方面。因为我们现在看到像4G的RF,2.4GHz用在28nm工艺上没有问题,而且现在热议的5G、sub-GHz也是在28这个节点,甚至我们讲到newradio也是在28nm这个节点。

  如果去看整个28nm节点的RF特性,只要芯片的主频是小于100G,基本上在22nm这个节点是可以做的。这代表什么意思?有一个mini-watt基站芯片,22nm这个节点就足够了。在RF工艺上,有些客户要做高频RF特性,用22nm这个节点就可以。

  还有一个驱动器的例子。市面上看到的屏是所谓的TDDI,现在主流是80nm的高压驱动器,不带SRAM;但是国内现在有像京东方、国显、华星光电等已经开了一系列的AMOLED的厂出来,这些厂出来的产品良率不是很好,所以必须做一些修复,因此驱动器本身要带较多的SRAM。为此,目前来看,40nm高压是一个非常好的节点。也有人认为可以从55nm开始做,毕竟55nm的开发费用比40nm低一些。所以AMOLED如果要带SRAM修复,基本会从55nm切入,接下来是40nm。

  那么,对于显示驱动器,28nm的机会在哪里呢?三星提出一些VR应用的芯片,由于刷新度要求非常快,每秒要120帧,因为要防止晕眩,分辨率要达到4K,因此就需要非常大的计算能力,所以28nm的高压工艺会在28nm节点切入进来。

  简而言之,55nm节点由于其特殊性,应该还会维持未来的需求当量。未来如果还要再往高性能走的话,可能下一个超级节点就在28nm。



关键词: 芯片 EUV

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