GlobalFoundries推出12nm FD-SOI工艺,2019年上半年流片

GlobalFoundries宣布在重庆建300毫米晶圆厂-芯智讯

目前业界已量产的最先进的半导体工艺是14/16nm FinFET,下一个节点将是10nm FinFET,预计将于明年到来,其主要竞争者是Intel、三星和TSMC。而AMD和GlobalFoundries则似乎要一起跳过10nm,未来直接进入7nm工艺。不过7nm工艺量产至少要到2020年之后,难道AMD和GlobalFoundries接下来的五年都会停留在14nm,依靠14nm与其他家的10nm抗衡?显然这并不现实!

上周,AMD宣布与GlobalFoundries达成新的晶圆供应协议(WSA),一方面确认正在GlobalFoundries纽约州的Fab 8工厂里制造14nm Polaris GPU、Zen CPU,并会继续开发更多14nm产品,另一方面将会联合GlobalFoundries跳过10nm,直接进军7nm。根据协议,AMD将向GlobalFoundries支付1亿美元,分四个季度付清,另外还会拿出约2.35亿美元的保证金,合计3.35亿美元。不过双方的采购协议并非排他性的,2017年开始AMD还会向其他代工厂采购晶圆,并为此向GlobalFoundries支付一定的款项。

也就是说,AMD可能还是会采用其他家的10nm工艺。但是,GlobalFoundries肯定是不会再推10nm工艺了,不过在其14nm工艺向7nm过渡的漫长过程当中,GlobalFoundries还是会推出12nm FD-SOI工艺参与市场竞争。

昨天,GlobalFoundries正式发布了全新的12nm FD-SOI半导体工艺平台12FDX,专为未来的移动计算、5G连接、人工智能、无人驾驶汽车等各类应用智能系统而设计。

对于半导体工艺,目前主流的选择是从2D晶体管走向3D晶体管,也就是FinFET鳍式晶体管,Intel最为领先,从22nm节点就开始用FinFET工艺了。现在TSMC、三星及GlobalFoundries的16nm、14nm也使用FinFET技术了,未来也会继续坚持下去。

之前了解过AMD处理器的玩家可能知道,AMD处理器在半导体工艺上虽然一直落后Intel,但却有独特的技术——SOI(绝缘体上硅),这是跟蓝色巨人IBM合作的,有个说法认为SOI技术可将制程工艺提升半代水平,可见其性能之优秀。

不过AMD从32nm工艺之后就放弃了SOI工艺,但GlobalFoundries一直有SOI工厂(尽管制程已经落后),后来还收购了IBM的晶圆厂,后者的Power 8处理器就是SOI工艺生产的,前不久发布的Power 9处理器依然会使用10nm级别SOI工艺生产,所以不论从哪方面来看,GlobalFoundries都还是会继续保留SOI工艺。

去年年中GlobalFoundries宣布将向外界提供22nm FD-SOI(全耗尽型SOI工艺,简称22FDX)工艺代工,虽然22nm线宽听上去比目前16/14nm工艺要落后,但GlobalFoundries表示其22FDX工艺能提供22nm FinFET工艺级别的性能、功耗,但制造成本与28nm工艺相当,适用于IoT物联网、主流移动芯片、RF射频及网络芯片等。

具体数值来看:
1、16nm/14nm FinFET工艺成本相当于28nm的两倍
2、16nm/14nm FinFET工艺设计周期是28nm的2.4倍,7nm是28nm的5倍,而GlobalFoundries目前成熟的22FDX与16nm/14nm FinFET工艺相比可以减少50%的MOL设计规则,可以减少曝光切割50%以上,可以减少40%掩膜成本,而且无Fin-specific规则。

目前22FDX可以在2016年4Q启动风险生产,在2017 1Q启动量产,这都比原计划提前,FD-SOI生态合作伙伴也的基础/复杂IP已经就绪。他透露目前已经有50位客户采用22FDX进行原型设计。

此次GlobalFoundries推出的的12nm FD-SOI工艺,它是22nm FD-SOI工艺的后续,能够以低于16nm FinFET的功耗和成本提供等同于10nm FinFET的性能。该平台支持全节点缩放,性能比现有FinFET工艺提升了15%,功耗降低了50%。而掩膜成本则比少于10nm FinFET工艺减少40%!

根据官方消息,12nm FD-SOI工艺将提供业界最宽泛的动态电压,通过软件控制晶体管能力可带来无与伦比的设计弹性,在需要时提供最高性能,静态时则会具备更高能效。

由于上述优点,12nm FD-SOI工艺适合各种移动芯片、5G、RF射频、嵌入式存储及汽车电子芯片等。GlobalFoundries正在德国德累斯顿Fab 1晶圆厂推进12FDXTM工艺研发,预计2019年上半年有客户芯片流片。

值得注意的是,GlobalFoundries拉来为12nm FD-SOI工艺站台的公司和单位有中科院上海微电子研究所所长Xi Wang博士、NXP半导体、VeriSilicon半导体、CEA Tech及Soitec等。

GlobalFoundries公布12nm FD-SOI工艺之后,这也能解释他们为什么放弃10nm FinFET工艺了,因为已经有了性能类似的12nm SOI工艺了,但是GlobalFoundries的SOI工艺客户主要是低功耗芯片厂商,并没有见到AMD的身影,但AMD也不可能一直用14nm撑到2020年甚至更久之后的7nm工艺。

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