FinFET推出慢于预期

铸造业务正在升温,一些新的和大型玩家进入16 nm / 14 nmfinFET市场。但铸造客户时间超过预期,迁移到finFETs在一些技术和成本的问题。

在铸造方面,英特尔一直是唯一的球员finFETs一段时间。但是现在,三星和台积电进入激烈的16 nm / 14 nm finFET铸造业务。和GlobalFoundries今年晚些时候将会加入这个行业。

一般来说,铸造厂的最初预计进入批量生产16 nm / 14 nm finFETs到2014年第三季度,据Gartner。“与我们今天知道的计划相比,似乎所有供应商经历两到四季度的延迟16 nm / 14 nm finFETs,”塞缪尔·王说,Gartner的分析师。

事实证明,finFETs更难掌握比之前预计的要高。一段时间,新的铸造厂一直摔跤多模式流和唠叨finFETs产量问题。和各种不同的后端互连方案铸造厂在市场上创造了一些疑惑。

例子:英特尔进入14 nm finFET生产去年晚些时候,6个月左右,比预期晚。英特尔将延误归咎于产量问题。因此,英特尔的铸造大客户,阿尔特拉,推动了生产日期的14 nm-basedFPGA从2014年到2015年年底。

最近,英特尔和其他铸造厂解决了一些,如果不是全部,与finFETs制造问题。但是延迟推出其他铸造的生产计划客户在finFET领域。还有一些人,即苹果和HiSilicon,希望在2015年加大finFET-based芯片,但这些都是例外。“16 nm / 14 nm应该大容量节点2016年,”王说。

不仅仅是导致延误的铸造厂,。芯片制造商不得不改变他们的设计方法为双模式在16 nm / 14 nm。在20 nm,不同掩模层的颜色在很大程度上是隐藏的设计团队。不再如此在16 nm / 14 nm,并迫使他们做出改变在一个流,直到这些新节点是一个专横的发条。

“过去,你可以离开刚果民主共和国,直到你完成了基本层tapeout,“说Sudhakar Jilla,集团营销地点和路线主管导师图形。“这通常耗时两周的时间。但是你不能离开两周完成刚果民主共和国和着色。这是不可能的。”

过程变化增加了更多的延迟。角落需要解决的数量增加,影响进度的时间关闭。只是有更多的东西要考虑四个角落现在更像20的角落,而不是销访问一个细胞可能有5针/细胞,Jilla说。最重要的是,设计团队现在必须应对动态功率密度,这不是一个问题在之前的节点。直到现在,这个大问题已经泄漏电流。这些不是简单的科目掌握,即使是经验丰富的设计团队。

这里还有其他因素在起作用。有些客户是finFETs坚持铸造伴侣,而另一些则切换阵营。一些与16 nm / 14 nm finFETs涉猎,但他们在等待10 nm finFETs。可能需要一个记分卡跟踪的变化在尘埃落定之前。

铸造客户财大气粗可以使finFETs迁移,但它将花费更多的资金成本三倍设计和开发一个28 nm平面设备。许多其他铸造厂客户负担不起这些费用并将被迫呆在28 nm节点和以上至少目前如此。这并不是都是坏消息,因为有一个相当大的集成电路市场不需要finFETs。

此外,与三星和台积电finFET混合,铸造客户有一些新的和有竞争力的选择。但大多数,如果不是全部,铸造客户仍在同一条船上,都在问同一个问题:finFETs的挑战是什么?

为什么finFETs ?
在20 nm平面节点,门的控制成为芯片设计的问题。反过来,芯片运行到所谓的短沟道效应。

所以在20 nm芯片制造商必须从传统的平面流程迁移到finFET晶体管16 nm / 14 nm。说:“finFET提供更低的能量绝对低,铸造营销高级总监三星。“电流的通道,3 d。我们必须使它的3 d这样的电流在该地区增加。”

但从平面到finFETs是说起来容易做起来难。“改变是产品设计和技术开发的复杂性,”马克·刘说总裁兼联席首席执行官台积电在最近的一次事件。“集成电路设计和系统软件的复杂性要求我们的设计平台的准备比以往更早。通常情况下,(这是)一年比之前的还要早。因此,新产品设计需要更大的资源转化为更高的设计成本。”

总而言之,有三种基本的挑战finFETs-design,制造和成本。在设计方面,铸造客户的大的变化从一个模式流在28 nm和上面双模式计划在20 nm和14 nm。

“设计师已经非常熟悉平面技术架构对于许多代,”三星的低。“对设计师来说,这是一个学习的过程(双模式)。在双模式,我们有两个面具。你有颜色和颜色b设计师需要理解如何处理两种颜色,它们在过去从未经历过。”

集成电路设计师也会遇到其他问题。“尽管finFETs获得最大的宣传、双模式使得设计流程更复杂一点,”Richard Trihy说导演的设计方法GlobalFoundries。“这影响整个设计流程,如寄生提取和变异。它影响的实现工具和路线。当然,它影响刚果民主共和国,这成为一个更复杂的一步。”

作为回应,铸造厂和EDA社区提供新的EDA工具和帮助使迁移finFETs流动。的工具让设计师,迁移尽可能透明Trihy说。

芯片制造商在制造方面也面临挑战。困难的部分是让鳍在腐蚀过程中一致的高度。不精确的鳍模式可能导致的变化。此外,finFETs各式各样的三维结构,是很难衡量的。找到杀手缺陷也是有问题的。

但也许最大的问题是成本。28 nm制程设备的平均集成电路设计成本大约是3000万美元,据Gartner。相比之下,中档14 nm SoC的集成电路设计成本约为8000万美元。“添加一个额外的60%(成本),如果包括嵌入式软件开发和掩模成本,”Gartner的王说。“高端SoC可以这两倍,和低端SoC重用IP可以量的一半。”

最重要的是,需要100 engineer-years推出一个28 nm芯片设计。“因此,一组50名工程师将需要两年才能完成tape-out的芯片设计。然后,添加9至12个月为原型制造、测试和资格在生产开始之前。如果第一个硅的作品,”他说。“对于一个14 nm中档SoC,需要200年左右。一组50名工程师将需要四年的芯片设计时间,加上添加9到12个月生产。”

如果这还不够,还有一个相当大的制造成本。在一个典型的11-metal水平过程中,有52个面具步骤在28 nm。工厂利用率在80% 28 nm,加载的生产成本约为3500美元/ 300毫米晶圆片,根据Gartner。

以1.3天/光刻层,28 nm芯片的周期约为68天。“添加一个星期最少包测试,”王说。“所以,总从晶圆芯片开始交付两个半月。”

在16 nm / 14 nm,有66个面具的步骤。工厂利用率在80% 16 nm / 14 nm,装载的成本大约是4800美元/ 300毫米晶圆片,根据Gartner。“三个月从晶圆芯片开始交付,”他补充说。

第一是谁?
在14 nm,晶片的成本也会由于双模式。英特尔,攻击问题在两个方面。首先,它over-scaled晶体管密度。第二,它扩展互连节的0.65倍,从80年在22 nm节点52在14 nm节点。

相比之下,其他铸造厂结合16 nm / 14 nm finFET晶体管20 nm平面后端。“如果你看看别人在做什么,他们没有选择规模面积,这就扼杀了他们的成本,“燕Borodovsky说,高级研究员和英特尔先进光刻技术主管。

在22纳米,英特尔finFET技术有60 nm的翅片间距和翅片高度34海里。在14 nm,翅片间距和高度都是42海里。英特尔还去薄,高鳍,矩形的形状。”,提高了静电学的鳍,”马克·波尔说高级研究员和英特尔的流程架构和集成主管。

同时,英特尔在finFETs领先两到三年。但公司的延误14 nm给铸造竞争对手的时间来缩小这个差距。

去年,台积电披露将经验分享2015年finFETs损失。台积电决定集中在2015年和2016年finFETs 20海里。相比之下,三星基本上跳过20 nm关注finFETs 2015年,从而获得在市场上占了上风。

事实上,三星进入finFET市场在2月推出基于芯片的过程。被称为Exynos的芯片,7420年,是一个64位的,8核SoC。它是基于一个11-metal水平的过程,包括high-k /金属门技术,根据。门长度约30海里,77 nm联系门,据该公司。

的芯片介绍,三星也进入了16 nm / 14 nm finFET铸造市场。“我们已经宣布,14 nm在大规模生产,”三星的低。“我们现在看到改变。明显的是现在有一个真正的为客户选择finFETs。”

三星也增加其铸造客户的能力。事实上,在接下来的iPhone,苹果选择了三星在台积电的大部分芯片基于14 nm finFETs,根据Pacific Crest Securities。

今天,三星拥有大约11000晶圆开始每月(wspm) 14 nm能力,代表了大约10%的总300 mm晶圆厂产能,根据Pacific Crest Securities。随着时间的推移,三星预计将其28 nm制程能力,给它46000 wspm 14 nm能力,根据公司。

GlobalFoundries,另一个铸造供应商许可三星14 nm finFET过程前一段时间。在其纽约工厂,GlobalFoudries能够增加约30000 wspm 14 nm finFET能力,根据Pacific Crest Securities。今年晚些时候,GlobalFoundries将进入finFET生产。

不甘示弱,台积电将开始批量生产为其16 nm finFET的中间过程。到2016年底,该公司计划有一个装机容量100000 wspm 16海里finFET技术,根据J.K.王,300 mm晶圆厂的副总裁在台积电操作。

台积电定位,以期重新分享finFETs。事实上,它还为时过早宣布赢家finFET铸造业务。在许多方面,比赛才刚刚开始。

——埃德·斯珀林促成了这个故事。