解讀FinFET存儲器的設計挑戰(zhàn)以及測試和修復方法
使用多鰭片突出了FinFET與平面架構之間的重大差異。平面工藝使用晶體管寬度和長度尺寸的二維界面。而在FinFET中,鰭片大小是固定不變的,柵極厚度(其定義了溝道長度)也是固定不變的。改變FinFET的唯一參數是鰭片數量,而且必須是整數。比如:不可能有2?(兩個半)鰭片。
圖2:平面架構與FinFET架構對比
FinFET降低了工作電壓,提高了晶體管效率,對靜態(tài)功耗(線性)和動態(tài)功耗(二次方)都有積極作用??晒?jié)省高達50%的功耗。性能也更高——在0.7V上,性能(吞吐量)比平面工藝高37%。
FinFET復雜性帶來了制造困難
與平面工藝相比,FinFET的復雜性一般會導致更加昂貴的制造工藝,至少初期是這樣。隨著代工廠經驗不斷豐富和對工藝過程的控制越來越嫻熟,這些成本可能會下降,但就目前而言,放棄平面工藝的話會增加成本。
FinFET還存在熱挑戰(zhàn)。由于鰭片直立,晶片的基體(襯底)起不到散熱片的作用,這可能導致性能下降和老化。熱挑戰(zhàn)還會影響修復,因為在某些情況下,存儲器不僅需要在生產測試中修復,以后還需要在現(xiàn)場修復。
在使該工藝投產、擴大到量產等情況下,代工廠必須考慮這些挑戰(zhàn)。一般來說,代工廠還要負責存儲器位單元,需要對其做全面分析(通過模擬)和鑒定(通過運行晶圓)。IP提供商,無論是存儲器、標準單元還是接口提供商,也要在構建自己的布局的同時考慮這些問題。
SoC設計人員受到的影響不大,至少對于數字設計流程來說是這樣。一般來說,設計人員見到鰭片的次數絕不會比他們以往見到晶體管的次數更多,除非他們想在其布局與布線工具所使用的,采用金屬結構進行連接的標準單元內部一探究竟。
STAR存儲器系統(tǒng)
Synopsys生態(tài)系統(tǒng)(圖3)包括創(chuàng)建布局、完成提取、模擬等需要的所有工具。Synopsys內部各IP小組能夠充分利用完整的Synopsys工具套件來設計、驗證并測試Synopsys IP,包括存儲器在內。
圖3:Synopsys工具套件
Synopsys已經從最底層起搭建了自己的專門知識。他們與所有不同的FinFET廠家均構建了多個測試芯片:三星、TSMC、英特爾、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月,Synopsys運行過的FinFET測試芯片有50個以上。這些芯片均使用了被稱之為DesignWare?STAR存儲器系統(tǒng)?的Synopsys測試和修復解決方案,其中STAR表示自測試與修復。
自測試和修復曾經在很多代工藝制程上使用過,不只是FinFET。通過不斷投入,Synopsys改善了STAR存儲器系統(tǒng)。圖
評論