文档介绍：65nm 博弈
王晨阳 Geomatrix 公司
摘要:FPGA 器件的应用快速增长之原因主要得益于该器件工艺的不断改善。本文对 65nm FPGA 器件的制造状况作了综合分析。
关键词:FPGA 器件;制造工艺;晶园;芯片
1 引言 2 商业和技术开发模式的转变
半导体业最主要的特征是工艺尺寸不断进步,平均每目前宣布采用 65nm 工艺量产的厂商名单中,仅有
2~3 年就要升级一次,带动功耗和成本不断下降、性能提 Intel、AMD、IBM、三星、Nvidia 和 Xilinx 等,厂商数量
升。从 180nm 到 130nm,再到 90nm、65nm 和 45nm⋯, 相比于 90nm 大幅减少,原因很简单—不划算。虽然工艺
这些略显枯燥的数字使我们的生活正在加速进入数字时每升级一次,就能使晶圆的制造成本降低一半,却会使
代。当工艺进入 65nm 时代,FPGA 厂商收获的不仅仅是芯片的开发成本上升 2、3 倍甚至更多,而且是呈指数上
关注的目光,更是新的机遇。升。例如,65nm 芯片的开模费高达 400 万美元,而 45nm
众所周知,通信、仪器、工业、军工、航天等市场芯片的开模费更会达到 900 万美元。相比于开模费,更先
具有小批量、多品种的特点,如果投入大量资源开发一种进工艺的研发费用高得让人咋舌,设计一款 45nm 的芯片
专用的芯片,经济上不划算。另外,越来越多的企业意识可能要烧掉 2~5 亿美元。别说是 ASIC 厂商,就是 ASSP
到差异化的快速灵活生产才是发展之道,但 ASIC 高昂的厂商可能都无力负担这笔巨额开支,这也是半导体业界的
芯片设计和制造成本使技术进步逐渐成为极少数厂商玩得联合设计、研发日渐增多的缘由。只有那些能在众多客户
起的游戏,这也是越来越多厂商选择 FPGA 的主要原因之和设计间分摊成本的芯片企业,才能承担越来越高昂的
一。另一个促使 FPGA 应用快速增长的原因则是 FPGA 性芯片制造和设计费用。可以预见的是,未来采用 45nm、
能、功耗、成本的不断优化,这主要得益于 FPGA 器件工 32nm 甚至 22nm 的厂商名单只会越来越短,最先进工艺的
艺的改善。 IC 设计只能是少数大佬们的博弈了。
例如,Xilinx 公司 65nm 的 Virtex-5 系列采用了三层这对 FPGA 厂商来说是一个新的机遇。Xilinx Virtex
不同厚度的氧化层技术降低漏电和静电,通过的内高级市场经理邹志雄解释道,可编程器件由于其工艺特
核电压和应变硅技术实现了更低的动态功耗,用 12 层点和商业模式,实际上是让众多的客户和 FPGA 厂商一起
铜技术降低电容电压以及镍硅化物自动对准技术提升来承担这些巨额的研发费用。例如 Xilinx 有 2 万多客户,
性能等。此外,Virtex-5 还采用 ASMBL 架构和 Express 大家共同分摊 45nm 的 2 亿美元成本,这样实际上每个公
Fabric,并内置了温度与电压传感器等技术,与其前代司仅需承担 1 万美元,无疑就分摊了风险。无晶圆代工
90nm FPGA 相比,速度平均提高 30%,容量增加 65%, (fabless)模式就是由 Xilinx 率先发起的,这种分担技术