FD-SOI技术到底是否可行?格罗方德CTO说在22纳米后还有戏

 中国电子报、电子信息产业网  作者:刘静
发布时间:2016-06-14
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  虽然曾在激烈竞争中于关键性技术节点28nm和14nm落后于人,但作为目前全球第二大半导体代工厂,Globalfoundries(格罗方德)毫无疑问在技术方面仍有其独到之处。随着摩尔定律的放缓,业界越来越多的探讨着未来半导体的技术走向。

  摩尔定律是否还能继续?FinFET技术能够走多远?FD-SOI技术到底是否可行?EUV何时才能突破进入实际使用?近日,《中国电子报》记者在比利时布鲁塞尔专访了格罗方德首席技术官Gary Patton。

  

  《中国电子报》记者与格罗方德首席技术官Gary Patton

  下一个制程节点重点看向7纳米

  Gary Patton告诉《中国电子报》记者,在先进制程方面,不像过去14纳米技术是从三星授权而来,7纳米技术将由格罗方德自己研发。目前还没有确定到达7纳米的具体日期,但7纳米计划绝对非常有竞争力。

  格罗方德在与IBM的协议中获得了几百名关键技术人才,他们一直都在从事最先进半导体技术的研发。这些曾经在14纳米、32纳米和45纳米节点上与英特尔竞争的技术人员,目前正在格罗方德Melta(马耳他)工厂专攻7纳米技术。

  FinFET技术方面,格罗方德的14纳米正在生产中,其技术水准比其他一些代工厂的14纳米和16纳米更好,非常有竞争力。目前,很多产品已经在工厂流片,产能爬坡没有任何问题,这些产品覆盖的市场范围很广泛。

  未来,格罗方德将会把大部分生产力用于7纳米上。这是由于大部分客户都将专注于7纳米。他们认为,与设计投入相比较,10纳米节点没有足够的价值优势,他们将可能用10纳米技术做一小部分产品后转换到7纳米技术,或者直接跳过10纳米来用7纳米技术。

  从scaling的角度来说,10纳米只能算半个节点。因为除了尺寸有所缩小,10纳米在性能提升上并没有完全遵循摩尔定律,一些拥有10纳米技术的代工厂并没有获得如摩尔定律所言的足够的性能提升,甚至有时候还会损失之前的技术节点能提供的性能表现。如果10纳米节点如果能有更多时间,也许可以加入额外的元素提升更多性能。但是由于要满足手机性能提升的计划,必须在特定日期之前就准备好相关技术,所以一些有10纳米技术节点的代工厂无法实现足够的性能提升。

  在5纳米节点的技术选择上还有待讨论。格罗方德正在做一些路径探索的工作,例如探索FinFET技术是否可以走到5纳米节点、探索纳米层片堆栈、尝试垂直晶体管。

  格罗方德和IBM有一个10年的协议,包括2部分。一是供应链协议,将会给他们供应14纳米、7纳米等节点技术。IBM是格罗方德22纳米技术的客户,目前已经进入14纳米的验证环节。二是研发合作协议。格罗方德正在和IBM一起在Albany纳米技术中心共同研发7纳米技术,以及寻找5纳米和5纳米以下节点的路径。

  虽然最先进的制程技术很重要,但是老的制程技术仍然占据很大的市场份额。例如射频信号,IBM曾经是射频代工的领导者,这部分业务也随着IBM半导体部门转移到了格罗方德。格罗方德在这个领域投入了很多资金,以帮助在新加坡和Dresden(德国德勒斯登)的晶圆厂中的射频业务。22纳米FD-SOI技术也将有部分射频的生产。

  FD-SOI技术已经可以走入下一个节点

  据Gary Patton透露,格罗方德的Dresden工厂已经开始了22纳米产能爬坡。去年7月,格罗方德刚宣布22纳米FD-SOI的项目,现在还处于早期技术开发阶段。今年年底,格罗方德将进入最后试产阶段的风险生产。这意味着目前已经有客户在用该平台设计芯片了。

  毫无疑问的是,FD-SOI技术在22纳米后可以走到下一个节点。Melta工厂在下一个节点的FD-SOI技术上也取得了发展。不过格罗方德还没有为该节点命名,没有确定具体数字。目前,为节点命名变得越来越难,因为节点名称不再与任何物理物质存在紧密联系。所以只能通过scaling(尺寸缩小)来判断到底属于哪个区域。

  IBM曾经在SOI方面有着丰富经验,过去长期研究PD(厚膜部分耗尽)-SOI技术。在这个领域,IBM已经走过很多代技术,直到5~6年前,开始探索FD(薄膜全耗尽)-SOI技术。

  由于这是一个对成本非常敏感的市场,格罗方德希望可以改变基本规则,真正找到那个最佳平衡点。22纳米就是一个最佳平衡点,因为可以在不用做太多双重曝光的情况下,获得较大的尺寸缩小。随着尺寸进一步缩小,双重曝光是不可避免的,格罗方德希望的是最大化的避免做过多的双重曝光甚至三重曝光,找到可能的最佳成本点,综合平衡好成本、性能和功率三者之间的关系。

  的确,FD-SOI技术在基片上的成本有所增加,但由于内置绝缘节省了很多掩膜步骤,所以其实FD-SOI技术是在成本方面有竞争力。另外,格罗方德28纳米技术生产的大部分工具都已成功运用于22纳米技术生产,所以除了一些非常特殊的工具外,格罗方德在工具上只投入了很少的资本,这也帮助降低了成本。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:赵强
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