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通向10纳米finFET的崎岖之路

 haosunzhe 2015-05-28

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全球代工市场正在迅速扩充16/14纳米finFET工艺的产能,竞争相当激烈,业界共识由平面向finFET工艺的过度将是漫长的过程,而且特别烧钱。


然而真正的决战可在10纳米,需要开发下一代finFET工艺。


按半导体设备厂的观察,未来10纳米制程面临多项挑战,但是英特尔的10纳米finFET制程可能走在前列。因为它自2011年首先突破22纳米的finFET的工艺,中间经过14纳米,如今可能己是第三代的10纳米finFET工艺。据业界报道它的10纳米进程至少领先台积电及三星有一个季度。从多方报道,三星与台积电也纷纷加速它们各自的10纳米finFET制程,而格罗方德及联电的情况尚不明。


而从全球代工市场观察,客户要过渡到10纳米finFET注定是崎岖以及烧钱的困境。据光刻专家Chris Mack的说法,相比与28纳米工艺,10nm finFET器件的产品设计与开发费用要高出四倍,只有那些市场需求量非常大的产品才能支持得起,因此对于众多的fabless将止步于10nm。


10nm 挑战


不管如何,10nm finFET工艺取决于几个因素,它必需要遵循传统的每个晶体管的成本下降曲线。格罗方德的高级副总裁,它的fab8总经理Thomas Caulfield认为,14nm是长节点,所以未来10nm工艺关键在经济因素,它必需在功耗,功能和成本之间平衡,而且与14nm相比有优势。


实际上最关键的是成本。按Gartner的Samuel Wang说法,从IC的平均设计成本比较,28nm是约3,000万美元,而14nm SoC约8,000万美元,而对于中挡的10nm finFET SoC需要1,2亿美元,再加上60%的嵌入式软件费用。


最为关键,Wang认为设计一个10nm器件需要化费300人年工作量,也即50人的团队要用6年时间才可能出tap out。相比较28nm,要化费100人年,及14nm的200人年。


IBM的资深专家Terry Hook认为,除了钱之外,在10nm时最大担心是功率密度,也即器件工作时它的发热。


从工艺制造方面,10nm面临众多挑战,从理论上10nm finFET工艺必需包括一些传统的特色,如铜互连,高k金属栅等。为了提高迁移率可能在PFET中会导入更复杂的锗沟道或者其它。


从光刻角度,如果193nm浸入式要延伸至10nm,可能要用上三次,甚至四次图形曝光技术,相比于16/14nm的两次图形曝光技术要更加困难。



来源:半导体观察

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