12 nanométeres gyártástechnológiát fejleszt a GlobalFoundries

Bejelentette legújabb, 12FDX jelölésű, 12 nanométeres félvezetőgyártási eljárását a GlobalFoundries. A bérgyártó továbbra is kitart SOI (Silicon-On-Insulator – szilícium a szigetelőn) technológia mellett, a szóban forgó fejlesztés a cég hasonló alapokon nyugvó 22 nanométeres, 22FDX termékét váltja majd, várhatóan 2019-ben. A költséghatékony megoldást elsősorban IoT-s és rádiós lapkák gyártásához szánja a GlobalFoundries.

A fejlesztés az elődhöz hasonlóan a kedvezőbb paramétereket kínáló, de nehezebben kivitelezhető FD-SOI-ra (Fully-Depleted) épül, mely mentes a szivárgási áramot növelő lebegőtest-effektustól. A bérgyártó állítása szerint a planáris tranzisztorokat alkalmazó 12FDX nagyjából a jelenlegi 14/16 nanométeres FinFET gyártástechnológiák teljesítményét hozza majd kétszeres tranzisztorsűrűség, illetve 50 százalékkal alacsonyabb fogyasztás mellett. Az úgynevezett body-biasing (vagy back-biasing) technikával megtámogatva akár a 10 nanométeres FinFET eljárások teljesítménye is elérhető lehet, lényegesen olcsóbban.

A GlobalFoundries szerint ugyanis a 12FDX kétmenetes levilágítással is kivitelezhető, miközben a FinFET-alapú 10 nanométeres technológiák egyes rétegeit már csak hárommenetes levilágítással lehet megfelelően megrajzolni, ami növeli a költségeket. Ugyancsak a SOI-alapú technológia mellett szól, hogy az a 10 nanométeres FinFET-hez képest nagyjából 40 százalékkal kevesebb maszkkal is beéri, illetve az alkalmazott (planáris) tranzisztorok nem térnek el jelentősen a korábbi, úgynevezett bulk eljárásoknál használtaktól, ami a(z) (át)tervezési folyamatot könnyítheti meg.

Nyerd meg az 5 darab, 1000 eurós Craft konferenciajegy egyikét! A kétnapos, nemzetközi fejlesztői konferencia apropójából a HWSW kraftie nyereményjátékot indít.

A megoldásnak ugyanakkor van egy nagy hátránya is, a gyártáshoz speciális ostyákra van szükség, melyeken a megmunkált szilíciumréteget egy rendkívül vékony szigetelőréteg választja el a szilícium szubsztrátumtól. Ez az alapanyag pedig 10-15 százalékkal drágább az alternatív (bulk vagy FinFET) eljáráshoz szükséges ostyáknál, de a FinFET-hez képest még ezzel együtt is alacsonyabbak a költségek.

A felhasználási területet tekintve ugyancsak előny, hogy az FD-SOI jobban illeszkedik kisebb fogyasztású, akár néhány 100 milliwatt fogyasztású áramkörök kivitelezéséhez, a minimum feszültség küszöbe a FinFET értékénél alacsonyabb. Többek között ez is vonzóvá teheti az IoT-s cégek körében a gyártástechnológiát, mely az RF in FD-SOI technológiával kiegészítve ideális alapot nyújt analóg rádiófrekvenciás részegységek integrálásához - ellentétben a FinFET-tel. Utóbbi a jelenleginél magasabb frekvenciatartományokat (is) célzó 5G modemek gyártásánál jöhet majd kapóra, melyek piaca nagyjából az évtized végén pöröghet fel.

A GlobalFoundries a 12FDX-szel a nagy teljesítményre kihegyezett, de komplexebb és költségesebb FinFET technológiáknak szeretne a jövőben is alternatívát állítani, kisebb fogyasztást kínálva, alacsonyabb költségek mellett. Ennek többek között a kínai gyártók örülhetnek, akik folytathatják (vagy elkezdhetik) a technológiára építkező tervezési munkálatokat. A Tsinghua Egyetem professzora már legalább egy éve hiányolta a 22 nanométernél kisebb csíkszélességekre vonatkozó terveket, amire válaszul a GlobalFoundries képviselője tavaly még csak annyit mondott, hogy hosszútávra terveznek az FD-SOI-val, melynek skálázódása technikailag biztosított, így a további csak a partnerek igényein múlik. Úgy fest utóbbi elérte a kívánt szintet, a bérgyártó jelenleg nagyjából 50 ügyféllel dolgozik különféle projekteken, melyek a technológia 22 nanométeres verziójára épülnek.

A bérgyártó tehát a FinFET vonal mellett az FD-SOI-t is továbbviszi, abban bízva, hogy a IoT-s és modemes igények az évtized végére megfelelő szintre emelkednek, ugyanis az első, 12FDX-re épülő lapkák gyártása 2019-ben kezdődhet meg. A konkurensek közül jelenleg csak a Samsung kínál FD-SOI-alapú eljárást (28 nanométeren), a dél-koreai vállalat pedig egyelőre nem ismertette ez irányú terveit, így nem tudni, lesz-e közvetlen konkurense a GlobalFoundries technológiájának.