未来5年的芯片技术

半导体工程坐下来讨论未来的扩展、变化的影响,以及新材料和新技术的引入,与里克•Gottscho首席技术官林的研究;先进的模块工程副总裁马克·多尔蒂GlobalFoundries;大卫•Shortt KLA-Tencor技术研究员;副总裁加里·张在ASML计算平产品;和谢Wolfling新星测量仪器的首席技术官。面板是由Coventor组织。以下是摘录的讨论。第一部分,点击在这里。第二部分是在这里。

坐在小组成员,唐森:夏恩Wolfling,里克•Gottscho大卫Shortt加里•张马克·多尔蒂。图片来源:Coventor,林研究公司。

SE:如果可以减少变异,对产量的影响吗?

多尔蒂:这是真正的时间到达最终的产量。变化的改善,如果你看任何D0(零缺陷密度分布)或净D0,顶或触底,如果你想谈论D0降压。但变化真的是哪里来的时间去最终的产量。没有更多的死亡生产力通过减少变异。这将需要达到同样水平的收益率,相同水平的有效D0,之前,我们有超过节点。

张:减少变异,参数分布将更加严格。你会得到更好的参数屈服于生产高性能的设计,这需要紧密的分布在两个泄漏和速度和命令价格溢价。

多尔蒂:这是我们如何达到所需的性能水平。这就是你的规模。如果你能少变化,规模将会帮助你。但如果你想想从净死/晶片,它是让你每个节点的同一点。只是你所选择的道路来实现更多的来自变异。过程变化无疑是一个最大的噪声来源和我们今天的麻烦。

Shortt:我们不能看到我们今天所看到的粒子,如果表面粗糙度的晶片制造商和20年前一样。所以他们不得不降低表面粗糙度,使工作过程。我们已经能够提高这些紧缩需求的直线边缘粗糙度、波度和其他参数。但是我的总体感觉是,我们跑比我们更严格的对这些限制在10年或20年前。过程变化已成为更多的问题。与光学检验我们解决缺陷的能力远小于光学系统的点扩散函数。我们依靠非常轻微的年级水平这些图像变化检测的缺陷。任何类型的过程变异可以扔了。因此,我们有很多算法来补偿。但为了让这些设备,必须得到严格的参数。

SE:周围变化的方法之一是建立保证金进设计。我们减少变异,我们可以减少保证金在设计,在7海里和下面会影响性能,权力和产量?

张:你可以容纳更多的客户设计如果你能交付过程技术支持更大的设计空间通过控制过程的可变性。这是一个竞争优势为铸造。另一方面,通过限制设计可以充分利用过程的甜蜜点。这里有两个选项。它真的可以归结为性能要求。设计和工艺技术开(DTCO)是采用逻辑和铸造厂得到最好的过程能力和减少design-spins。我们有一个源和面具的优化产品使用客户co-optimize设计和光刻包括扫描器和OPC面具。

Gottscho:当我们收紧起来,它应该允许设计规则的放松,这应该提高产量。但它也将有助于推动技术到下一个节点。此外,我们不谈论它从减少变化的角度来看,本身。在运行的虚拟实验仿真是非常强大的,当我们得到更多准确的与这些模型我们可以看到热点在哪里,缺点在哪里,而这也许就是你必须回到人设计芯片和说,“这是不正确的。也许我们回到过程的家伙说,“你必须打开窗户因为你生成热点。减少的变化加上更准确快速的模拟可以帮助增加产量和到下一个节点。

SE:扩散过程影响变化的节点和nodelets ?这些不同的进程之间有足够的时间调整到正确地址吗?

多尔蒂:你可以有很长的讨论节点命名和编号,是否意味着什么了。从铸造生产的角度来看,它是由客户需求驱动的。所以当你看变异或衍生品,其中有很多,与客户的需求。有市场空间和地点执行特定功能的东西以某种方式对某些成本和权力。这就是驾驶我们的路线图。至于挑战你要工作多少时间的变化,认为你会找到一个方法。对每个人来说都是关于时间的收入对于一个给定的应用程序。如果我们能加速循环,防止腐烂的一切都慢下来,这是每个人的好处,因为有一个收入机会与它。

Gottscho:我不知道你如何让每个人都放慢步调完全一致。摩尔定律的美丽是每个人都在锁步前进,总有一些人会更快,一些人会慢一些。但市场将为更先进的芯片是贪得无厌的,和那家伙解决方案首先是要获得大部分利益。

SE:但有一个区别。用手机,你可以处理的问题出现在下一代。在汽车或工业自动化与人工智能系统,这些芯片应该持续10到15年。变化起着重要的作用。我们需要思考如何方法不同的市场与技术,影响所有的技术吗?

多尔蒂:有一个存在的知识。在我们公司,如果你看看不同的客户群体,有一些,总是需要一个非常高水平的可靠性。现在的汽车是一个蓬勃发展的推动力。

SE:但它从来没有在最先进的节点,对吧?

多尔蒂:是的,这是真的,这已经发生了改变。所以会有很多的压力如何证明可靠性,可以采取的形式和变化的可靠性。传统上这是一个技术节点的后续或第二代方法。资格基础技术,让它在手持或消费电子市场,然后追随与另一个资格automotive-level可靠性。肯定是被压缩。如何面对一个悬而未决的问题。市场需要市场需要。

Gottscho:你认为人工智能的出现,芯片可以检测缺陷自己?

多尔蒂:我当然希望如此。那里有一些想法。该行业通常有利用我们最终产生。所以我们必须找出如何后退的功能我们创建和漏斗通过认知或机器学习有助于学习得更快。在我看来,这在很大程度上尚未开发的。有很多的嗡嗡声。每个人都参与,或多或少,每个人都有一个策略。但这尚未实现。

Wolfling:马克(Dougherty)谈论汽车先进的节点。你认为这是一个解决方案,或者是多样性的一部分高级节点的不同口味不同的市场?

多尔蒂:是的,它是针对不同的市场,但基本支柱是相同的。有不同的特性和需求,当然不同的责任需求。但基本技术是相同的。因此,当我们设计和开发,必须保持一致,需求的一部分。它不再只是一个两到三节点的挑战。

Shortt:在内存中,需求是不太严重,因为我们可以做衍生品和依靠冗余来克服问题。你看到发生在逻辑吗?无人驾驶汽车,如果你有一个家庭在公路上,最重要的是,它不能失败。如果它失败了,它必须优雅地失败。这是一件事如果失败,汽车拉到一边,你必须更换电脑。但如果失败,它会导致事故,这是不能接受的。你认为可能有内置冗余逻辑电路?

Gottscho:我能想到已经有冗余在汽车电子产品。即使在今天,如果你有一台电脑运行引擎,有一定程度的冗余。它可能不是在芯片内,但也有重复的系统。一个极端的例子是航天飞机,它有四个相同的电脑运行相同的软件。他们会互相投票,扔掉那些不同意任何一个其他人,因为他们不会失败。

多尔蒂:是的,这是更可能是系统级的冗余和更少的处理器冗余。

SE:如果我们做管理收紧变异,这至少购买了我们冗余。

Wofling:这可以追溯到问题的一个额外的节点。这是一个完整的节点吗?一个额外的节点扩展吗?还是一个额外的节点的性能?这是一个额外的3 d节点扩展吗?这个行业是双向。所以你延长finFETs,但是你仍然在nanosheets。历史告诉我们,每一个技术继续延长超过你认为一开始,这可能会发生在这里。所以会有7海里和7 + 5 nm和5 +。它将需要很长时间,但是人们会看到3海里之后5海里。 The price of changes going from DRAM to MRAM, or finFET to nanosheet, is very high. It’s much more cost-effective to find an evolutionary solution, even if it’s more challenging.

Gottscho你不能做一个对照实验。很难想象,这个行业将会停止发展从finFET纳米线技术,而不是只关注减少可变性所以他们没有转变。所有这些都发生在平行。我们都试图尽可能快和挤压变化同时我们要加强设备上的静电学。可能存在一个节点的能力通过挤压可变性,甚至两个,但我不知道你如何衡量,最后因为所有这些事情会发生在平行。

张:给定的技术节点的基本规则可以实现低功耗,高密度的部分,你也可以制造高性能部件有一定的设计和过程改进。问题是,当你移动到高性能,你将不得不牺牲区域,这意味着你的成本上升。挑战在于如何优化性能和成本在同一时间。扩展今天仍然是最好的方式来获得性能和成本。

SE:增加灵活性的一个方法是先进的包装。什么影响,对所有这些决定?

多尔蒂:它回到并行工作的事情。如果你看看在矽通过和2.5 d和3 d,它变成了一个非常特定于应用程序的问题。它不会消除规模在死亡水平的必要性,但是根据最终客户正在寻找解决方案,它开辟了更多的可能性。当然结婚逻辑和DRAM的情况下,或一个技术生成与另一个。所有这些事情发生。但它更多的将由应用程序空间。我不认为这是一种买回自由。

Wolfling:有两个要求。你必须缩减晶体管,现在你有3 d集成要求。具有成本效益的解决方案,你可能需要他们两人。

Gottscho:先进的包装更由于性能原因或功率降低的原因和形式因素超过成本。它不会取代比例,并试图获得更高密度芯片级。这是互补的,都将继续。它当然不会取代比例的缩小的方法。

张:先进的包装提供了一种方法来提供系统级性能更高的成本。这是个对于某些应用程序,但蒙骗不了所有的人。芯片级的扩展的通用路径更好的性能和更低的成本。

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