解读FinFET存储器的设计挑战以及测试和修复方法

使用多鳍片突出了FinFET与平面架构之间的重大差异。平面工艺使用晶体管宽度和长度尺寸的二维界面。而在FinFET中，鳍片大小是固定不变的，栅极厚度（其定义了沟道长度）也是固定不变的。改变FinFET的唯一参数是鳍片数量，而且必须是整数。比如：不可能有2？（两个半）鳍片。

　　图2：平面架构与FinFET架构对比

FinFET降低了工作电压，提高了晶体管效率，对静态功耗（线性）和动态功耗（二次方）都有积极作用。可节省高达50%的功耗。性能也更高——在0.7V上，性能（吞吐量）比平面工艺高37%。

FinFET复杂性带来了制造困难

与平面工艺相比，FinFET的复杂性一般会导致更加昂贵的制造工艺，至少初期是这样。随着代工厂经验不断丰富和对工艺过程的控制越来越娴熟，这些成本可能会下降，但就目前而言，放弃平面工艺的话会增加成本。

FinFET还存在热挑战。由于鳍片直立，晶片的基体（衬底）起不到散热片的作用，这可能导致性能下降和老化。热挑战还会影响修复，因为在某些情况下，存储器不仅需要在生产测试中修复，以后还需要在现场修复。

在使该工艺投产、扩大到量产等情况下，代工厂必须考虑这些挑战。一般来说，代工厂还要负责存储器位单元，需要对其做全面分析（通过模拟）和鉴定（通过运行晶圆）。IP提供商，无论是存储器、标准单元还是接口提供商，也要在构建自己的布局的同时考虑这些问题。

SoC设计人员受到的影响不大，至少对于数字设计流程来说是这样。一般来说，设计人员见到鳍片的次数绝不会比他们以往见到晶体管的次数更多，除非他们想在其布局与布线工具所使用的，采用金属结构进行连接的标准单元内部一探究竟。

STAR存储器系统

Synopsys生态系统（图3）包括创建布局、完成提取、模拟等需要的所有工具。Synopsys内部各IP小组能够充分利用完整的Synopsys工具套件来设计、验证并测试Synopsys IP，包括存储器在内。

　　图3：Synopsys工具套件

Synopsys已经从最底层起搭建了自己的专门知识。他们与所有不同的FinFET厂家均构建了多个测试芯片：三星、TSMC、英特尔、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月，Synopsys运行过的FinFET测试芯片有50个以上。这些芯片均使用了被称之为DesignWare？STAR存储器系统？的Synopsys测试和修复解决方案，其中STAR表示自测试与修复。

自测试和修复曾经在很多代工艺制程上使用过，不只是FinFET。通过不断投入，Synopsys改善了STAR存储器系统。图