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FPGA奔向45纳米
电子经理人EE.ICXO.COM ( 日期:2007-10-29 13:29:44.0)



  [电子经理人ee.icxo.com],Altera公司技术开发副总裁Mojy Chian博士来到北京,在媒体座谈会上介绍了该公司45nm IC开发的情况。他说,45nm相对65nm的优势要比65nm相对90nm的优势更大,同时开发难度也更高。Altera通过选择正确的合作伙伴、采用“第一片硅投产”的方法以及协作设计和工艺开发的方式来实现2008年45nm FPGA的生产。

  那个叫Moore的人真幸运。他没有发现真正的物理定律。他只不过总结并预测了半导体产业的发展规律,但他可能比大多数发现真正定律的物理学家都著名。说他幸运,是因为那个所谓的“摩尔定律”还在延续。他应该感谢那些不断挑战半导体线宽极限的工程师们,是他们攻克了工艺上的一个又一个难关,使摩尔先生保持金身不败。

  降低半导体线宽或晶体管尺寸的诱惑仍在持续。每两年,新一代的半导体工艺就会出现。这次,也就是从65nm到45nm,晶体管的密度又将提高一倍(65x65/45x45 = 2.09)。虽然开发成本随着线宽的不断缩小而非线性地急剧上升,但单个晶体管的成本仍然会降低。更重要的是,新一代的芯片功耗更低、速度更快。所以,快速抢滩下一代半导体工艺仍然是半导体。

  厂商们玩不腻的游戏

  这次不同的是,小虾米们已经玩不起了。只有大佬们才有资本继续玩下去:因为开发成本和技术门槛高得吓人。成本高到什么程度?每条45nm代工厂(foundry)生产线投资需要30亿美元,工艺开发需要10亿美元。这还不算集成电路的设计费用。

  技术挑战的根源在于,45nm已经接近原子尺寸极限。门级氧化物只有3至4个原子大小,一个晶体管由很少的原子组成。在这个尺寸下,用于光刻的光的波长、晶体管的漏电、寄生电容等都是不容易解决的问题。在此背景下,IC设计和生产工艺之间的相互依赖更加紧密,IC设计者更要关心底层工艺问题。

  因此Chian博士说,Altera与台积电的合作是Altera研制45nm FPGA的首要前提。台积电是排在Intel、三星、TI、ST和东芝之后的全球第6大半导体制造商。由于前5个公司不经营代工业务,所以台积电实际上是世界上最具实力的代工厂。台积电在研发、产能和质量控制方面都处于领先地位。对于Altera这样的Fabless半导体供应商来讲,与台积电合作应当说是最好的选择。Chian博士介绍说,Altera与台积电有13年多的合作历史,双方合作紧密无间,合作关系已经超越了普通的业务关系,它们更像一个大公司的两个部门:Altera是IC设计部门,而台积电则是生产部门。

  Chian博士介绍说了Altera所谓的“第一硅片投产”(first silicon to production)的设计方法。其特点包括可编程功耗技术,它使新一代芯片的功耗显著降低;精确的晶体管模型,它实现了最佳的器件性能。另外,Altera在设计阶段就考虑到了器件的可靠性,保证了器件的可生产性,即高成品率。

  Chian博士着重介绍了Altera的测试芯片方法,它和建模、仿真一起成为“第一硅片投产”的基础。测试芯片的目的是降低生产工艺和电路设计当中的不确定性风险,它是验证新工艺和改进电路设计的手段,通过它可实现性能和可制造性两方面的最佳平衡。在90nm和65nm工艺节点,Altera都使用了9款测试芯片。此次45nm节点他们将使用8款测试芯片。目前已经完成了4款,在2008年产品正式推出之前还要测试4款芯片。

  业界曾预计台积电最快于2007年底推出首颗45nm工艺客户晶片。台积电曾证实,45nm工艺研发团队在顺利将技术移转给生产端后,将接手下一代22nm技术平台开发,与目前32nm工艺研发团队多路并进。台积电预估32nm工艺最快于2009年试产,争取延续每两年一代的摩尔定律速度。

  值得注意的是,今天市场对半导体器件的要求已经和过去不一样了。过去,用户最注重的是器件性能,其次是功耗,最后才是价格。随着半导体器件性能的不断完善,尤其是随着中低端民用产品成为应用主流,市场首先看重的是成本,其次是功耗,最后才是性能。Altera的Cyclone系列系列FPGA就是为低成本应用而开发。Chian博士没有透露下一代45nm FPGA产品具体的时间表,更没有透露何时才会推出45nm Cyclone系列。估计Altera最早的45nm FPGA产品应该是面向对功耗和性能要求较高的中高端应用。

  顺便说一句,Mojy Chian博士不是华裔。他于70年代从中东移居美国,先后获得了佛罗里达理工学院的电子工程学士、硕士和博士学位。Mojy Chian博士现定居于加州圣何塞市。

来源:21IC
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