恩智浦今年使用三星的28nm全耗尽型绝缘体上硅(FD-SOI)工艺生产多达五种SoC,其中一种的样品的试制已经进行了6个月。三星预计将在五月份公布其FD-SOI路线图,并正在为其开发RF和内部嵌入式MRAM。

恩智浦的一位执行官在一次活动上展示了该产品的第一个样品,这是FD-SOI漫长旅程中的一个关键的里程碑。下一步是为该工艺找到嵌入式非易失性存储器(Embedded Non-Volatile Memory),因为人们预计嵌入式flash存储器将在14nm处达到极限。

Globalfoundries去年宣布了它们的首个FD-SOI流片,并表示现在有70个客户预定。但一个Globalfoundries高管拒绝透露它们的第一款22nm FD-SOI商业芯片将在何时发布,以及在此过程中完成了多少流片。

三星代工市场营销副总裁Ryan Lee表示:“我们的FD-SOI业务现在很小,但它将会成为主流。”

一位芯片设计师表示,他的公司长期以来一直对FD-SOI感兴趣。他的公司在意法半导体制造了一个测试芯片,但选择与三星进行商业设计工作,因为Globalfoundries在Sanjay Jha成为代工厂的CEO之前尚未准备好。

001ednc20170418SOI 恩智浦的Geoff Lees展示了FD-SOI i.MX芯片的样品。

恩智浦介绍了i.MX品牌下的四个64位ARMv8和一个32位ARMv7嵌入式SoC,其中的三个现在正在使用三星的FD-SOI工艺生产。在接下来的两年中,该系列产品将覆盖25倍的性能范围,比其基于平面工艺的i.MX芯片高五倍,每种设计都针对不同的性能和功率特性进行了优化。

恩智浦微控制器部总经理Geoff Lees表示:“如果没有28nm的FD-SOI,我认为这根本不可能。”

高端汽车SoC将运行多达8个1080逐行显示器,而且没有风扇。Lees表示,它的运行条件足以杀死手机,可靠性提高了三个数量级。

3月份公布的i.MX 7ULP包括独立应用和实时领域。它针对从家庭自动化到可穿戴产品的广泛市场。

长期来看,Lees表示,FD-SOI承诺更好的ADC和更低的功率无线电。例如,他希望单天线802.11n Wi-Fi能够出现在Zigbee和其他802.15.4协议的功率预算中,并有能力将蓝牙低能耗提升到创记录的功率级别,以新的成本开发新的应用。

早期风险选择后的其他计划

恩智浦的这一举动是一个冒险的赌注,当时从28nm平面到16nm FinFET的飞跃对于大多数NXP微控制器来说似乎太大了。 四年前,恩智浦正在使用三星的第二代28LPP,并评估其第三代28nmLPA,当时,三星向NXP展示了它们来授权自ST的FD-SOI工艺。

“我们决定进行100%的跳跃……即使工艺评定还有1年时间,我们甚至不了解路线图……我们未进行考察便开始了行动。”Lees说。

恩智浦的评估显示,台积电的28ULP工艺或多晶硅替代的汽车认证可能更加困难和受限。 Lees表示,这些节点同样缺乏FD-SOI的模拟和RF优势。

恩智浦显然没有评估最近公布的选项,如台积电22ULP和英特尔22FFL。

Globalfoundries产品营销高级副总裁Alain Mutricy说:“我们至少有10种掩膜优势,请留意,22nm FD-SOI使用的掩膜不足40种。所以晶圆厂的周期只有一个月,甚至就在二月份,利用我们的衬底偏压方案,你可以得到获得很多优势,类似于下一个FinFET节点,以及更低电压的物联网产品。”

Globalfoundries的PDK 1.2工艺将于6月份推出,它的目标是商业产品。他展示了EDA工具和尚未完成认证的节点IP。他表示:“我们已经准备好了演出。”

Sigma Designs,德国Dream Chip和上海复旦微电子发表了声明,表示将会使用该节点。后续的12nm FD-SOI变体“一直在发展”,并将使用少于50种掩膜和2次曝光技术,Mutricy补充道。

002ednc20170418SOI Globalfoundries比较了它和对手的22nm工艺。

对于后22nm嵌入式存储器的探索正在进行

Lees讨论了使用FD-SOI的几个障碍,最大的障碍是寻找一种嵌入式存储器来替代后22nm一代的flash存储器。 展望未来,很难说恩智浦会使用FinFET,FD-SOI,以及平面的哪种组合,特别是考虑到高通悬而未决的并购。

他不会对多公司采购FD-SOI的计划提供任何见解。但是他指出,对于多公司采购FD-SOI而言,三星使用其韩国和美国(奥斯汀)晶圆厂是一种选择。

他表示:“我更关心亚洲地震,多公司采购取决于代工厂下一代工艺的比较,现在还为时过早,我们需要等待更多的评估。”

恩智浦期望等待12-18个月内的第二代产品,然后使用FD-SOI的性能通过软件来控制器件中的动态功率。他对EE Times说:“我们不想对用户造成负担,但是我们正在建立多个分布式电路来监控速度。”

003ednc20170418SOI GF展示了不包括最新的英特尔和台积电变体的工艺节点路线图。

Lees呼吁业界在电阻式RAM方面取得更多进展,作为嵌入式存储器替代微控制器flash存储器的一种选择。他说:“我们需要一些独特的方式来跨越flash存储器的门槛。MRAM尚且处于‘早期阶段’。”

恩智浦确定了40种不同类型的嵌入式非易失性存储器,包括专有和代工版本,作为两年研究的一部分。他说:“我们感觉到40nm是flash存储器的实际限制,但有一些例外,于是我们便开始寻找。”

Lees表示,他希望看到ReRAM和垂直磁隧道结的多种选择。他说:“嵌入式flash存储器取代EPROM花了十年时间,现在是一个类似的过渡,但是我们无法等待十年——浮栅管flash在28nm到14nm之间的某个位置会耗尽气体。”

另一位芯片设计师表示,他的公司设计自己的专有嵌入式flash存储器,虽然它的性能略低,但它比选择代工更便宜。

(原文发表于EDN姐妹网EEtimes)

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