影响比例

艾德·斯珀林&安Steffora Mutschler

半导体扩展变得更加困难和昂贵的在每一个新节点,产生严重分歧什么路径下的市场和应用程序。曾经是局限于一个或两个清晰的选择现在变成一个菜单项目和可能性,常常为一个成功的结果没有明确的保证。

对未来的看法摩尔定律往往分为三个主要camps-alive,死亡,或放缓,而他们每个人基于不同的解释类似的数据,那些观点差异很大的市场,从一个芯片公司,有时甚至在同一家公司。不同的解释主要是负责一系列令人困惑的选择,如是否与任何推到下一个节点finFET技术可用,是否利用先进的包装技术等2.5 d或扇出,或者使用不同的衬底材料等FD-SOI。最重要的是有更多的选择呆在建立过程节点使用更新后的流程技术,以及与异步方法用不同的方式来做设计。

的增加可能的方法对整个半导体生态系统有着巨大的影响。在铸造级别,这已经变成了一个全方位的挑战,需要一些非常大的设备投资、技术、工艺研发和包装。

说:“这是一个高风险的游戏开尔文低,铸造营销高级总监三星。“有个别产品14岁,10岁和7海里将适合特定的解决方案。仍有下降的压力曲线的技术。我们14 nm是在大规模生产和10 nm的艺术目标进入大规模生产的今年年底。但是10 nm使用更复杂的光刻技术。三重和双模式将使用。”

各方所需的投资是巨大的,和回报随后需要比例在日益破碎市场大多数芯片制造商可能无法实现。与成熟的智能手机,个人电脑和企业服务器市场,此时没有一个单独的细分市场有足够的明显增长潜力提供这种规模。尽管汽车soc的增加显著,它根本不是一个应用程序处理器的高端智能手机,可以卖到数十亿的设备。

“投资新工艺技术非常高,“说Subramani Kengeri,全球设计解决方案的副总裁GlobalFoundries。“你需要200亿到300亿美元的市场证明投资和收支平衡。程技术公司,它可能花费5亿美元去一个新的进程。”

所有的大型铸造厂说他们致力于设备扩展至少7海里,和英特尔路线图,至少一个节点。但也有越来越多的问题在每个新节点,包括一些新的,从未在过去设计考虑。

“你现在需要考虑芯片,包,董事会和系统设计中,“拉维Ravikumar说,高级营销经理有限元分析软件。“不仅仅是芯片了。这些芯片产生的热量影响董事会的焊点。您还需要添加更多的通过这些芯片。这也增加了更多的压力。随着时间的推移,关节被削弱,他们将休息。”

系统架构师的高级节点的另一个挑战是所有可用的块进行设计。“追逐技术节点是否有额外的考虑,“说三星的低。“是一回事10 nm的过程。这是另一个有一个的高速并行转换器节点,当你需要它。”

新材料的新市场
而不是方法可伸缩性问题正面、三星、GlobalFoundries,意法半导体,Leti支持完全耗尽的绝缘体上硅结构作为一个低成本的选择。虽然这最初被视为替代模式和finFETs的两倍和三倍,新厂商强调等物联网应用连接的家庭或可穿戴电子产品。

FD-SOI和finFETs都使用完全耗尽的硅,但FD-SOI补充身体偏压提高能源效率。三星提供FD-SOI 28 nm的版本。GlobalFoundries已经开发出一种流程的22纳米版本,它声称大约是竞争与finFETs性能,。太过早这项技术将如何在市场的表现,但投资意义重大。

FD-SOI存在两大问题。一是积极的路线图将技术。也有研究进行finFET绝缘体上,据业内人士。

此外,GlobalFoundries正在考虑10 nm FD-SOI平面的版本,但时间是未知的。未知的第二个因素是多么有用EUV光刻技术将成为当。虽然EUV在今天使用,仍有问题,正常运行时间和吞吐量。如果一个16/14nm finFET-based芯片可以单一的图案EUV在一个合理的成本,它可能会改变的经济转移到该节点。但到目前为止,没有前途的考虑EUV已经错过了至少两个流程节点。

包装选项
除了这两个选择是先进的包装选择,在市场上迅速增加。铸造厂是清晰的,他们打算支持2.5 d和扇出几何图形的所有过程,因为包可以包含芯片,使用不同的过程开发,甚至不同的材料。所以有可能把一个FD-SOI在22纳米芯片开发同一个包为130 nm模拟芯片和40 nm的记忆。这些包可以包含finFETs。

这解决了一些问题的所有的准备时间和质疑路线图为不同的流程和材料不够准确。

“我们终于看到2.5 d在市场上获得真正的牵引来利用多种技术,”Mike Gianfagna说,负责营销的副总裁eSilicon。“今天的主要驱动因素之一是高带宽内存(HBM)。HBM,您可以添加大量的内存作为单独的硅和接口到芯片通过高速HBM接口在硅衬底上。应用程序通常是高性能计算或网络——两个领域,看到增长作为物联网的趋势的一部分。”他指出,eSilicon正在2.5 d几个项目在多个领域。

铸造厂和OSATs看到这一趋势未来一段时间,发展插入器,熨烫问题microbumps至少过去五至七年。三星代工一直在加速其产品在这一领域的新版本高带宽内存(HBM2)本月早些时候推出。其铸造部门也一直增加专业知识和经验在2.5 d和3 d包装。与此同时,台积电一直在兜售其专长扇出(信息,或集成扇出)和2.5 d (CoWos或芯片晶片衬底上)。和GlobalFoundries谈论使用它的方法14 nm finFET技术作为逻辑平台在2.5 d包。

“你可以混合和匹配,得到最好的东西,”说GlobalFoundries Kengeri。“所以你可以低成本、低功耗的过程你可以混合和匹配与其他进程得到最好的东西。为2.5 d,你可以取出MEMS和传感器,把它们放在一个单独的芯片。”

不过,还有问题需要解决。已知的问题好死没有改变,尽管它是使用2.5 d或扇出包装比3 d-ic,热量和瘦死的处理可以是有问题的。也有问题的库存management-having足够的一切来满足需求和问责。

先进的包装有什么特别有吸引力是它允许公司把新选项在老节点与最先进的节点。eSilicon Gianfagna 28 nm表示可能会在很长一段时间,因为它可以使用平面体硅没有双模式,即使最终搭配其他更先进的技术在相同的包中。

“铸造这个节点的选择,成熟的IP生态系统和巨大的成本增加,同时降低了节点正在推动这种“Gianfagna说。“有很多创造力28 nm设计。”

对设计的影响
所有这些选择的影响并不一定是坏事,虽然。事实上,它可以相当赚钱的工具供应商,特别是对模拟、仿真、验证和原型。混合和匹配的可能性可以扩展到新客户,谁做了最可能的权衡在过去使用电子表格。

弗兰克•Schirrmeister高级集团董事、产品管理系统&验证小组节奏,目前是一个分岔,如果不是tri-furcation,市场。在高端服务器应用程序处理器和芯片。“有实力的问题,有一个担忧cost-such讨论成本上升在非常低的节点,但仍然有理由这样做的非常复杂的芯片,”他说,并指出大能力特别有价值,特别是对仿真。“有很多使用非常复杂的设计能力。考虑到扩展,考虑到如何设计这样一个芯片,它成为一个非常激烈的市场,你想要很多的能力。”

能力是一个日益增长的担忧无处不在。“这是成为一个多维方程的变量,“说Ansys Ravikumar。“你必须使用per-bump,不是寄生的集中建模和分析电源完整性考虑热。这也需要一个芯片热模式。”

这使得良好的商业,它是反映在大的投资,EDA供应商一直在最近在工具,这些工具性能的增加和强调多处理。即使市场,直到最近并没有被认为是一个机会现在被认为是不同的。

“物联网,你实际上有很多芯片的体积比例,但他们是非常,非常小,“节奏的Schirrmeister说。“验证的挑战变得不同,因为我现在必须考虑模拟/混合信号。我想确保它是正确地连接到蓝牙,例如。的组装必须非常快。可伸缩性,意味着我可以确保我可以集成IP真的按钮。验证确实成为一个缩放的问题我可以转多快下一个修订验证任务运行在任何引擎available-simulation,模拟或FPGA原型。”

Ravikumar表示同意。通过模拟,你现在有功率噪声问题。噪声电压水平要低,但利润非常低。”

所有这一切的背后是另一种交叉电流,即需要在数字模拟和需要。只要选择的只有一个方向,收缩功能,推动数字化一切。但是如果可以在不同的模拟和数字芯片在一个包,每个使用他们的最佳工艺,能够产生重大影响的选择跨度从架构到工具。

乔•Hupcey,产品营销经理导师图形说,当工程团队输入低功耗设计技术,插入分离细胞,缓冲区和其他设备来实现低功耗结构。可以摧毁时钟域交叉。“一旦你引入低功率,需要重新运行中心,因为可以杀死你的芯片可以引入问题,”他说。“通过扩展,有兴趣上升门电路级疾控中心,现在你有门电路级模型,完全实现电路。都是门的水平。它有时间带注释的所有这些细胞,然后运行一个疾控中心分析。在目前情况下,在实现阶段后,合成,其他事情可以被优化掉或出现被引入或出于其他原因,它可以创建异步的路径,你不认为之前就存在了。我可以想象在未来细胞有现在这些相互依赖关系和建模的一些聪明的人,这是回来带注释的数字仿真,分析,类似于权力意识到疾病预防控制中心。”

真正回避了问题的实质的纯数字建模可以维持多久,他说。“我的直觉是有十年,我的同事在物理空间将聪明足以让那些讨厌的现实世界影响缓冲从我们这里,我们仍然可以假装一切都是数字。”

所有这些选择添加另一个元素,。协作定义整个生态系统是相对较好。不再是这样,企业很少或从不说现在正在探索可能的关系。

首席执行官Anupam问题Agnisys说,他的公司正与一个主要的芯片公司在一个新工具,使多个团队合作在一个规范和工作在一起,这样可以扩展验证测试。

结论
选项的数量和可能性只会继续增长。肯定会中断添加到业务,精炼路线图基于收缩特性引入以来,摩尔定律半个世纪前。添加在互联网等因素,新包装解决方案,全球竞争,新一批工程师背景的软件和计算机科学和变化是几乎肯定会深刻industry-shaking。

芯片制造商已经准备这些变化通过一系列收购和副产品。包装的房屋和铸造厂一直致力于替代简单的收缩特性。和工具供应商发展新的工具和扩充现有的工具来解决所有的这些变化。但行业最终如何变化,如何迅速发生,仍然是一个大问号,每个人都猜测是什么,离开芯片制造商面临着无数的选择,其中没有一个是完全烤。