業(yè)界主要的半導體制造商與晶圓代工廠一直在努力打造足以與英特爾(Intel)競爭的 3D FinFET ，試圖挑戰(zhàn)這個多年來一直由英特爾主導的領(lǐng)域。而長久以來能與英特爾相抗衡的也只有IBM了，不過，該公司最近剛簽署一項協(xié)議，將旗下晶圓廠拱手賣給GlobalFoundries (據(jù)The Envisioneering Group研究總監(jiān)Rick Doherty指出，GlobalFoundries才剛?cè)〉萌?FinFET 制程技術(shù)授權(quán))。此外，臺積電(TSMC)、AMD、飛思卡爾(Freescale)以及其他公司也宣稱緊隨英特爾與IBM的腳步，但尚未經(jīng)證實。
在此背景下，即將于12月15-17日在美國舊金山舉行的“IEEE國際電子組件會議”(IEDM)上針對 14nm FinFET 設(shè)計展開的“技術(shù)對決”(dueling technologies)議程，看來即將成為一場激烈的技術(shù)論戰(zhàn)?！癐EEE采用技術(shù)對決一詞正恰如其份”，Doherty表示，“參與IEDM的工程師們將會對于IBM與英特爾的驚人技術(shù)進展感到贊嘆。”
相較于前一代技術(shù)制程，英特爾14nm FinFET在晶體管閘極、硅鰭與互連尺寸方面均大幅縮減三分之一以上。（來源：英特爾）
Envisioneering認為，即將在IEDM上披露的IBM FinFET 技術(shù)細節(jié)傾向于支持已經(jīng)整合于GlobalFoundaries 14nm制程的三星/GlobalFoundaries FinFET 技術(shù)。
“GlobalFoundaries將在IEDM上強調(diào)IBM芯片技術(shù)所具有的高密度內(nèi)存、可擴展的功率預算以及600mm2的SoC等優(yōu)勢，”Doherty指出，“而且還可能提供給更廣大GlobalFoundaries客戶。然而，這些技術(shù)是否會在三星的晶圓廠打造或成為GlobalFoundaries的其他FinFET替代技術(shù)，目前仍不得而知?！?
IBM的3D FinFET架構(gòu)以FD-SOI技術(shù)為基礎(chǔ)，不僅保留SOI優(yōu)于平面技術(shù)的優(yōu)點，還具備結(jié)構(gòu)隔離、無摻雜、低功耗與低電壓作業(yè)的特性，據(jù)稱可實現(xiàn)更簡單的制程。
（來源：IBM）
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英特爾與IBM的14nm FinFET技術(shù)哪家強？
但無論是哪一種方式，Doherty表示，目前在此看來最大的贏家就是GlobalFoundaries和英特爾的客戶。
“在IEDM上，系統(tǒng)與芯片架構(gòu)師將分別為其確定最佳的應(yīng)用與市場。英特爾顯然正積極地致力于其最新的 FinFET設(shè)計，”Doherty表示，“而GlobalFoundaries所擁有的兩種 FinFET 技術(shù)選擇對于尋求客制化解決方案的SoC、移動與高性能用戶來說，可能更具有吸引力?！?
IBM和英特爾兩家公司的 FinFET 技術(shù)最大差異就在于：英特爾一如往常地采取傳統(tǒng)的塊狀硅晶途徑開發(fā)其 FinFET 設(shè)計，并使其保持較競爭對手領(lǐng)先2-4年的優(yōu)勢。自2011年以來，英特爾已經(jīng)為其22nm Ivy Bridge 以及其后的 Haswell 微架構(gòu)處理器采用 FinFET 技術(shù)進行量產(chǎn)制造了。最近，該公司還宣布成功地移植該技術(shù)至旗下最新 Core M 系列核心的14nm Broadwell 微架構(gòu)。
另一方面，IBM所采取的開發(fā)途徑則使用更昂貴的 SOI 基板，據(jù)稱這種方式能夠簡化制程，實現(xiàn)更低電壓作業(yè)以及更低功耗的芯片。
FinFET 組件是專為減輕短通道閘櫪晶體管漏電流效應(yīng)而設(shè)計的，并已經(jīng)證明無論是在采用或未采用SOI的情況下均可采用。透過包覆圍繞硅鰭通道周圍的閘極，就能夠完全或近乎完全地耗盡通道，以避免漏電流導致芯片過熱。
根據(jù)IEDM，英特爾將揭示其制程機密，包括其摻雜技術(shù)可避免硅鰭下漏電流，以及保持非常低的摻雜硅鰭，從而減緩變化；以及其使用兩級80-160nm最小間距的氣隙絕緣互連，使電容延遲減少17%；在低k電介質(zhì)中嵌入8層52nm間距互連；以及一款具有0.588平方微米氣泡的140Mb嵌入式SRAM內(nèi)存。
完全飽和的驅(qū)動電流明顯比英特爾22nm第一代FinFET更高(NOMS改善了15%，并針對PMOS晶體管改善了41%。根據(jù)IEDM，英特爾還將討論如何實現(xiàn)如此高長寬比的矩形硅鰭(高42nm而寬僅8nm)。英特爾的所有晶體管均能以0.7V的供電電壓作業(yè)。
IBM的14nm FinFET技術(shù)
IBM則將介紹其打造 14nm FinFET 的 SOI 途徑，強調(diào)其絕緣基板的價值在于減少了隔離組件的制程步驟。其最新的14nm FinFET 比平面型22nm晶體管更快35%，而且只需使用0.8V的電壓作業(yè)。
IBM將展示號稱是世界上最小以及最密集的 DRAM 單元，僅占用0.0174mm2大小。據(jù)IEDM表示，IBM還將介紹其獨特雙功函數(shù)制程，利用NMOS與PMOS的晶體管閾值電壓優(yōu)化，從而實現(xiàn)了高速與低功耗，而不至于造成通道的遷移率退化。
IBM還將烗耀其15級銅互連技術(shù)，它可在600mm2的復雜SoC上進行功率與頻率分配，以實現(xiàn)視訊游戲機到企業(yè)數(shù)據(jù)中心等各種應(yīng)用。
編譯：Susan Hong
本文授權(quán)編譯自EE Times，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載
