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芯片业高层:前进到7nm节点没有问题

导读: GlobalFoundries公司正在仔细考虑其20nm节点的低功耗和高性能等不同制程技术,而在此同时,多家晶片业高层也齐聚一堂,共同探讨即将在2014年来临的3D IC,以及进一步往7nm节点发展的途径。

  GlobalFoundries公司正在仔细考虑其20nm节点的低功耗和高性能等不同制程技术,而在此同时,多家晶片业高层也齐聚一堂,共同探讨即将在2014年来临的3D IC,以及进一步往7nm节点发展的途径。

  IBM的专家指出,下一代的20nm节点可支援最佳化的低功耗和高性能制程技术。而GlobalFoundries将在今年八月决定,是否提供这些不同的制程选项。

  这些仅仅是今年度GSA Silicon Summit 上讨论的两个焦点。与会的晶片业高层还讨论了预计在2014年到来,但仍面临诸多挑战的3D IC ,以及脚步缓慢但仍然预见可朝7nm 迈进的CMOS 微缩技术。

  “台积电最近表示其20nm 节点在制程最佳化方面并没有显著差异,但我并不这么认为,” IBM 院士暨微电子部门首席技术专家Subramanian Iyer说。“我相信,在相同的节点上​​,你可以拥有两种不同的制程,”他在主题演讲中表示。

  事实上, GlobalFoundries 正在考虑是否是在为20nm 提供高性能和低功耗制程。

  “我们仍在与主要客户讨论该做些什么,针对性能和功耗方面,可能要做出更多取舍,” GlobalFoundries 先进技术架构主管Subramani Kengeri表示。

  他指出, 20nm 的变化空间可能相对更加狭小,而且从经济面来看也未必可行。IBM的Iyer则认为,台积电决定仅提供一种20nm制程,其经济面的考量可能多于技术面。

  接下来,采用FinFET的14nm制程,则将为晶片产业开创更大的机会,如提供0.9V的高性能版本,以及0.6V的低功耗变种制程等。此外,与传统转移到一个新制程节点相较,14nm节点可提供的利益也预估将高出两倍之多。

  从历史角度来看,要为每一个节点提供不同制程变化,都会需要在基础制程上添加独特且复杂的特性,IBM的Iyer说。他指出,过去,我们在每一代制程节点都拥有不同功能的制程,现在不大可能骤然让它们完全消失。

  

  20nm仍有变化空间​​,Subramanian Iyer说。

  2014年,迎接3D IC到来

  此外,晶片业高层也探讨了几种可望在2014年量产,采用矽穿孔(TSV)的3D IC。

  思科系统(Cisco Systems)封装专家暨技术品质部副总裁Mark Brillhart表示,3D IC将改变游戏规则。他认为3D IC将有几种不同的形式,而且很快就会步入大量应用。

  “自1996年的覆晶封装技术热潮以来,我从未想像过封装技术能再次令人感到振奋,”Brillhart说。

  

  高通(Qualcomm)“非常高兴”能在实验室中采用Xilinx的2.5D FPGA来开发原型,高通工程部副总裁Nick Yu表示。他预计,运用TSV来链接Wide I/O的高阶智慧手机用行动应用处理器最快今年或明年便可问世。

  “我们会在许多不同领域看到这些强大的3D技术,”IBM的Iyer表示,他们已经制造出了数款使用TSV堆叠处理器和DRAM的原型产品。

  目前的CPU有8~12个核心,未来还将朝采用3D IC技术,堆叠24个核心与DRAM还有散热片的方向发展。IBM也对于‘在矽中介层上建构系统’(system on an interposer)的2.5D模组深感兴趣,在这些模组中,记忆体晶片在矽基板上围绕着处理器而建置,并使用去耦电容来改善功率调节性能。

  “这个领域不断出现更多的创新,它们将带来更显著的差异化,但共同点在于它们都将提供适合行动应用的优势,”他补充说。

  但3D晶片仍有许多待解的难题。工程师仍不知如何解决3D IC产生的热问题,他们需要新的测试策略和制造工具,他们也正在推动各领域的设计师们形成新的供应链,就各种技术和商业问题展开深入合作及探索。

  “现阶段,成本是3 D晶片面临的最大问题,”高通的Yu表示。

  他表示,台积电提出的端对端(end-to-end) 3D服务会是低成本的说法并不能让他信服。他进一指出,不同的3D产品会需要不同的供应链。

  “设备占单位成本很大一部份,”日月光集团(ASE Group)工程暨业务部资深副总裁Rich Rice说。该公司正在安装接合/分离(bonding/de-bonding)、晶圆薄化和其他负责处理所谓3D制程中间步骤的设备。“即使是在较传统的后段制程领域,当我们决定量产,我们也必须担负必要的资本支出,”Rice说。

  应用材料(Applied Materials)发言人指出,业界需要新的3D系统,设备制造商正在努力准备为450mm晶圆和20、14nm节点做准备。

  思科的Brillhart表示,他担忧的事情还有很多,包括为了找到让3D晶片获利的可行方法,彼此竞争的公司有时也必须合作。

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