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FinFETs的美丽新世界

移动到下一个流程节点是创造新的机会和一套全新的挑战。

受欢迎程度

soc使用16和14 nm finFETs预计明年开始推广使用20 nm back-end-of-line过程。虽然最初的性能和功率数字看起来非常有前途,设计和构建这些复杂的挑战芯片是气馁,有更多的问题。

首先,好消息。铸造厂的初步结果显示150%的改善性能和面积28 nm 14 nm finFETs,大约一半的地区。FinFETs也允许公司降低电源电压,因为包含泄漏,时钟频率的提高可减少热冲击性能可以再提高了。此外,业内人士说,最初的数字10 nm显示另一个2 x密度改进功率提高35%到40%。

但功率密度的增加,增加了复杂性和扩散的数据携带自己的价格标签。实际的生产成本显著增加和EDA工具没有被更新自动化许多新challenges-everything双重寄生模式的自动化处理和未知(x)。不过,有更多的考虑为每个新设计。曾经是独立的效果,如导线的电迁移,现在需要考虑上下文的SoC的互连或其他组件。

“过去,你不需要知道电气布局和地点和路线的影响,”大卫·白说工程集团主管节奏。“旧的概念是,如果你是担心电迁移,你可以扩大电线。但电迁移规则并不特定于线的一部分,因为这不仅仅是线。这就是围绕它。所以你不能等到布局完成电验证它。你必须检查电气决定,你把它们。你必须优化和调优。你更改路由,re-simulation,调整和优化性能。”

这是一个巨大的转变,从28 nm 20/16/14nm,白说。“我们看到越来越多的设计师做早期的布局、监督布局。”

EDA供应商有不同的术语对于他们如何处理这些issues-in-design和软件,但他们正在处理同样的挑战。由于功率密度增加,电线和其他组件,一切都被认为是与一切。这是一个巨大的挑战与复杂的soc,虽然这样做一直在某种程度上,它更准确地完成新流程节点。使它更加困难,很难设定规则或建立一致的方法设计之间有这么多差异。

“人们仍然完成tapeouts,我们已经见过几个测试芯片,”玛丽安说白色,产品营销总监星系在Synopsys对此实现平台。“他们需要比平常更牵手,但市场适应。”

是什么改变了,她说,是认识到,“一切都是周围的邻居。“设计规则的数量增加了一倍多,也有更多的规则。

可靠性的问题
这种激增的数据,再加上增加规则和理解一切的背景下,不可避免地导致讨论可靠性。从验证,热门话题的报道。在设计方面,它的物理效果。和芯片制造商,都是上面的等等。

“电迁移是一个非常大的问题我们正在处理,我们看到第一次客户要求电迁移作为度量签收,“Arvind Shanmugavel说,Apache应用工程主管设计有限公司”在过去你可以购买与平均电流。现在,铸造厂是强制峰值电流检查。有一个巨大的变化从40到28 nm。另一方面,你有这个信号。电迁移是双向的。的方式来处理与向量在真正的瞬态模拟的方法。你需要准确的数字。你无法估计它了。”

这需要粒度和更好的准确性是回荡在整个设计流量的能力选择哪里来应用它。可靠性在一个复杂的SoC是一个相对的概念。因为不是所有功能是至关重要的,但是并不是所有东西都是完全优化,并不是每一个用例可以理解在设计方面。但另一方面,它也不能过度设计,因为在高级节点多余电路可以影响整个权力和芯片的性能。这使得一些棘手的权衡。

“你需要精确的表查找和几何信息,“Shanmugavel说。“所以电网电迁移规则,这需要两个。您还需要跟踪静电放电,可以关闭整个芯片,你需要能够保持电磁干扰在一个特定的区域。所有需要模拟。”

电线和互联
高级节点上的结论是什么?在某些方面,这些工具和迁移finFETs 16/14nm比预期的更简单和更清洁的。在其他方面,它的物理定律直接面对。电线的电阻和互联并没有改变,量子效应仍迫在眉睫的行业10 nm和III-V材料来提高电子迁移率仍在研究阶段,随着碳纳米管,石墨烯,硅光子学和新类型的内存。最大的问题是当他们走出研究阶段有足够的可预见性和足够低成本是有效平衡EUV光刻应该制定三个流程节点前,这也是为什么工程师们现在必须利用多重图像。

“电迁移,功率输出和阻力都混合在一起,”Greg Yeric说,高级首席工程师的手臂。“那你加入通过,让痛苦通过阻力位在16 nm。10 nm变得更糟。宽I / O和3 d-ic是最大的一个旋钮,我们必须处理这个。希望生态系统将被准备好10海里。”

Yeric说,另一种是一个成本,更不是apparent-adding金属细胞或限制结构在一个SoC。

“有很多机会在管理电迁移在物理层面,”他说。“这是在8年前,统计设计。有很多的保险设计和guard-banding。”

改变的方向
Guard-banding和厚的电线电迁移是一个常用的答案,太。

“以前,你会说,如果你有任何的空间就会通过增加一倍,放在DFM,第一为冗余和第二来改善你的电迁移,减少阻力,”凯里Robertson说产品营销主管导师图形。“这是一样的线传播或线增肥。你会做这个后处理步骤。现在设计实现工具将在更广泛的电线。缓解电迁移你要么减少当前或扩大电线。”

因为那是不可能的了,更多的数据需要处理和解决方案需要更准确的话,也更灵活。最后,设计团队将需要重新考虑其内部流动和许多地方不得不做出调整,不一定很容易从一个流程节点迁移到下一个。复杂性是现在超越工具和他们所使用的方式,和的影响还有待评估。



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