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除了低功耗与低成本,FD-SOI还有什么优势?

2016-09-20 [责任编辑:susan]
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【导读】28纳米以后逻辑工艺开始分岔:立体工艺FinFET由于获得英特尔与台积电的主推成为主流,14/16纳米都已量产,10纳米工艺也有可能在2017年量产;体硅工艺停止在28纳米,想增加集成度而又对FinFET开发成本望而却步的半导体公司另辟蹊径。

“多年以后我们写半导体发展史的话,28纳米节点一定是浓墨重彩的一笔,它背后有很多的故事。”在2016 FD-SOI论坛上,复旦微电子总工程师沈磊如是说。的确,28纳米以后逻辑工艺开始分岔:立体工艺FinFET由于获得英特尔与台积电的主推成为主流,14/16纳米都已量产,10纳米工艺也有可能在2017年量产;体硅工艺停止在28纳米,想增加集成度而又对FinFET开发成本望而却步的半导体公司另辟蹊径,开始考虑通过3D或者2.5D封装来延续摩尔定律;通过几年的发展,平面工艺FD-SOI生态链渐趋成熟,CEA-Leti的研究结果表明FD-SOI工艺至少可以延续到7纳米,这预示着FD-SOI不是一个孤节点工艺路线,设计公司与IP公司从观望转到介入,GlobalFoundries(格罗方德)表示目前有50余家设计公司在利用该公司的22纳米FD-SOI工艺进行设计。
 
 
功耗性能比一向是FD-SOI工艺所强调的优势。根据三星提供的数据,相比体硅工艺(28纳米HKMG工艺),28纳米FD-SOI功耗相当于体硅工艺的70%,性能要高出16%。格罗方德将在2017年量产的22FDX(22纳米FD-SOI工艺)支持超低电压运行,只需0.4V电压就能够支持逻辑运算,与28纳米HKMG工艺相比,功耗降低了70%,漏电流只有约1pA/um。在此次论坛上引起热议的索尼GPS芯片CXD5600即采用28纳米FD-SOI工艺,由于在功耗方面的出色表现,已经被华米用于其新推出的AMAZFIT运动手表里面。
 
采用22FDX的GPS芯片将比现在的工艺更省电
  
格罗方德在此次论坛上发布12纳米FD-SOI工艺路线图,根据格罗方德的资料,这个被其称为“12FDX”的工艺可用16/14纳米FinFET成本实现10纳米FinFET性能。 而相比16/14纳米FinFET工艺,22FDX平台在设计规则和制造上具备更大的成本优势,例如,MOL设计规则22FDX比16/14纳米工艺减少 50%(总规则减少10~20%);无Fin-specific规则;减少曝光切割(约50%);更大器件套件(约2倍以上);最重要的是减少了40%的掩膜。
 
FD-SOI工艺可发展至7纳米
 
沈磊表示,与FinFET工艺相比,FD-SOI工艺所需掩膜版更少,费用更节省,出片也更快。设计方案从体硅工艺迁移也更简便快捷。
  
IBS 首席执行官Handel Jones则比较了16/14纳米FinFET与14纳米FD SOI的晶圆成本与单位晶体管成本,根据他的计算,14纳米FD-SOI工艺单位晶体管成本比相应的FinFET工艺低了近17%。
 
FD-SOI工艺成本更低
  
FinFET高昂的开发成本(据Gartner最新数据,开发一款14纳米FinFET芯片,费用为8000万美元左右)使得越来越少的设计公司能够跟上工艺进步的步伐。物联网终端产品需求量大,并不要求极致的性能,但对功耗与成本要求极高,FD-SOI工艺成为绝佳的选择,用沈磊的话说就是“适合的工艺是最好的工艺。”
 
28纳米以后的FinFET工艺晶体管成本不再下降
  
除了低功耗与低成本,FD-SOI工艺在可靠性上也表现出色。沈磊指出,从意法半导体给出的数据来看,由于FD-SOI工艺的敏感体积更小,对闩锁效应(latch-up)免疫,具备更低的SRAM软错误率,以及更好的电磁兼容性,使其更适用于高可靠应用领域,例如汽车、银行与生命维持系统等。
 
FD-SOI工艺可靠性更高
  
芯原微电子创始人、董事长兼总裁戴伟民也表示,FD-SOI工艺的超低软错误率可减少存储消耗,非常适用于汽车电子领域。芯原SiPaas(芯片设计服务平台)中的汽车电子设计指南结合FD-SOI工艺,推出的汽车仪表盘片上系统方案可帮助设计公司通过车规ISO26262 ASIL资质。
  
越过28纳米节点以后,一直是FinFET的光芒更加耀眼,但FD-SOI也持续努力地寻找生存空间。低功耗、低成本、高可靠,这些特质与物联网终端的需求天然匹配,但往届只有意法半导体与恩智浦有产品量产,所以很多公司都在观望。本届论坛上索尼GPS芯片的量产引起了很多设计公司的关注,笔者了解到,国内已有一些公司在尝试采用FD-SOI工艺开发芯片,尤其是应用于超低功耗或高可靠环境下的案例颇多。
  
FinFET还会领先,但FD-SOI曙光已现,当有更多的设计公司、IP公司与系统公司真正参与到FD-SOI生态圈时,转折点或已到来。

关键字:FD-SOI 半导体 
本文链接:http://www.cntronics.com/motor-art/80031496
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