45纳米FPGA明年推出 考验设计和制造协作

2008-01-21 04:08:58来源: 中国电子工业网
由于引入了可编程功耗技术,Altera在65纳米FPGA推出时间上落后于竞争对手,其正努力在45纳米工艺节点上实现反超,预计将于2008年推出首个45纳米FPGA。45纳米将继续实现成本和功耗降低、性能提升,但会同时带来设计和工艺挑战,需要FPGA供应商和晶圆代工厂间更紧密的合作。Altera宣称其和台积电(TSMC)这种“1+1排他性合作”模式在45纳米节点显示现更大优势。

摩尔定律指引下,过去10多年来,半导体产业仍是每两年推出一个新工艺,预计这还会在未来10年内持续,从目前的65纳米到45纳米再到32纳米以下。这背后的驱动力是每一代新工艺会将片上晶体管密度翻倍(每个晶体管的成本每年降低25~30%),这意味着更高性能,更低成本和功耗。



Mojy Chian:45纳米节点需要FPGA供应商和代工厂无缝合作。


不过,Altera公司技术开发副总裁Mojy Chian博士表示,和以往不同的是,过去几年客户对性能、成本和功耗需求的优先级发生了变化。他指出,2000年左右,客户最关心性能,其次是功耗,最后是成本,但是现在客户最关心成本,其次是功耗,最后才是性能。正是因为如此,在65纳米节点,Altera推出的首个器件是低成本低功耗FPGA。


作为Altera公司技术开发副总裁,Chian博士负责所有技术节点芯片工艺的各项工作,包括新技术(65nm、45nm)的工艺规划和设计基础结构,以及提高成熟技术的产量、降低其缺陷密度和工厂控制等。现在他的主要工作集中在45nm工艺上。


Chian表示,45nm是一个重大工艺节点,45nm相对于65nm的优势要比65nm相对于90nm的优势更大。这主要是应变硅工程(Strain engineering)大大提高了晶体管性能,使晶体管级性能提高了40%以上,有利于将更多晶体管集成到有限的面积上。应变硅、硅化镍、低K介质和铜互连这些技术已经用于65纳米,将继续用于45纳米工艺。


尽管45纳米继续带来更高的价值,但也带来了很大的挑战,主要是设计和工艺间更紧密的相互依赖。45纳米对器件开发带来的挑战包括:漏电流管理、电压饱和、严格的设计规则、变异管理和逆温现象管理等。同时45纳米也提高了制造门槛,例如45纳米生产线投资高达30亿美元,工艺开发成本接近10亿美元,另外还会受到光刻波长和原子尺寸限制这两大技术挑战。Chian表示,所有这些问题都不是无法解决的,但增加了开发成本,能够跟上的厂商越来越少,促使得供应商出现整合。


Chian解释说,随着器件越来越复杂,设计者需要在更高层面设计,但45纳米有很多底层工艺需要考虑,也就是说,以前是制造时才会遇到的工艺问题,现在IC设计的时候就要考虑。他强调说:“我们开发45纳米FPGA时,同时遇到艰难的设计和工艺挑战,解决这个难题的唯一方法是芯片厂和代工厂间更紧密的合作”。


正是因为如此,Chian宣称,在45纳米时代,Altera和台积电的排他性合作模式更具有优势。他解释说,一是台积电在研发、产量和质量上领先;二是双方在FPGA制造上的排他性合作已经超过12年,两者并不是简单的供应商-客户关系,更好像是一家公司里的两个部门,Altera是IC设计部门,台积电是晶圆制造部门。他宣称,如果采用几家代工合作伙伴,由于几个代工厂担心各自的IP问题,他们间将很难达到无缝协作。


他还介绍了Altera第一片就成功(first silicon to production)的设计方法学,即在正式流片(tape out)前,采用测试芯片进行验证,以保证第一片就是成功的芯片,可以交付客户使用。由于采用了这种设计方法,Altera宣称所有90纳米工艺的器件都是第一片就可以使用,所有器件按时或提前交付,而65纳米器件更是从流片到量产交付不到3个月。


在90纳米和65纳米节点,Altera共有9个测试芯片,45纳米计划有8个测试芯片。2005年初Altera和台积电开始45纳米工艺和设计开发协作,双方组成了12个强大的联合研发团队。目前已经有4种研发测试芯片。Altera计划2008年正式推出45纳米器件。Chian表示,我们不仅关注上市时间,还注重高良率和低风险。


Altera在首个65纳米器件推出时间上稍显落后,Altera希望在45纳米反超。Chian解释说,一是我们在65纳米上引入了可编程功耗技术这一项重大的技术,它针对设计中需要的地方提高性能,而把其它地方的功耗降到最低,从而降低了总功耗;二是Altera率先首布了业界首个低功耗65纳米FPGA,这给客户带来了很大的价值,是客户真正需要的;三是Altera的90纳米器件中就已经集成了业界领先的高速串行收发器。


他强调说,一般来说,业界都是每隔两年推出一个新的工艺节点,而Altera将在明年发布首个45纳米器件,仅在发布首个65纳米器件一年后,将上市时间大大提前了。看来,2008年将会是FPGA巨头们上演45纳米的时候。

关键字:FPGA

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200801/article_17618.html
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