IEDM 2017 Globalfoundries holt kräftig auf

Auf der letzten IEDM in San Francisco haben Globalfoundries und Intel ihre neuen Prozesstechnologien präsentiert.

Hatte Globalfoundries den 14-nm-Prozess noch von Samsung lizenziert, so wurde die 7-nm-Plattform selbst entwickelt, wodurch die Foundry jetzt auch bei Leading-Edge-Technologien kräftig mitmischen kann.

Dr. Gary Patton, CTO und Senior Vice President Worldwide Research and Development von Globalfoundries, der auf der IEDM 2017 den IEEE Frederik Philips Award erhalten hat, ist sichtlich auch erfreut und erklärt: »Wir sind sehr stolz darauf, dass unser 7-nm-Paper von der IEDM akzeptiert wurde.« Die Entwicklung der 7-nm-Prozessplattform erfolgte in Zusammenarbeit mit IBM und AMD.

Globalfoundries setzt auf zwei Prozessvarianten, eine für mobile Anwendungen (Standard) und eine für High-Performance-Computing-Applikationen. In der Standardvariante sind die Transistoren der Logikzellen mit zwei Finnen ausgestattet, in der schnelleren Option für Designs, die einen höheren Treiberstrom benötigen, mit vier Finnen. Der Skalierungsfaktor zwischen 14- und 7-nm-Prozess beträgt beachtliche 2,8 (Logik). Laut Patton lassen sich mit dem neuen 7-nm-Prozess im Vergleich zum 14-nm-Prozess die Kosten für denselben Die um mindestens 30 Prozent reduzieren; in manchen Fällen sollen sogar 45 Prozent möglich sein, je nachdem wie viel Logik, SRAM und Analog auf dem Chip integriert ist. Die Schaltgeschwindigkeit wiederum steigt mit den kleineren Strukturen (7 nm) um über 40 Prozent – mit dem High-Performance-Computing-Prozess ist eine weitere Steigerung von über 10 Prozent möglich. Oder andersherum: Bei gleicher Geschwindigkeit lässt sich die Leistungsaufnahme gegenüber einem 14-nm-Design um über 55 Prozent reduzieren.

Globalfoundries nutzt für die Fertigung der dritten Generation von FinFETs (14, 12 und 7 nm) SAQP (Self Aligned Quadruple Patterning), im BEOL (Back End Of Line) nur noch SADP (Self Aligned Double Patterning). Um Transistoren mit unterschiedlichen Schwellspannungen anbieten zu können, setzt die Foundry abermals auf einen Multi-Workfunction-Prozess (im High-Performance-14-nm-Prozess wird dieser Ansatz bereits in Serie genutzt), bei dem mit Hilfe von unterschiedlichen High-K-Metallen die Schwellspannung kontrolliert werden kann, ohne dass dotiert werden muss. Patton: »Dadurch steigt die Mobilität und das Problem mit RDF – Random Dopant Fluctuations – fällt weg.«

Die Foundry bietet zwei SRAM-Zellen an. HP-SRAM (High Performance) mit einer Fläche von 0,0353 µm² und HD-SRAM (High Density) mit 0,0269 µm². Damit konnte die Dichte und die Geschwindigkeit im Vergleich zum 14-nm-Prozess ungefähr verdoppelt werden. Derzeit setzt Globalfoundries für die Fertigung noch auf Immersion-Lithografie; Patton betont aber, dass der Prozess auch EUV nutzen kann, sobald die Technik für die Serienfertigung geeignet sei, was Patton erst für 2019 erwartet. Er erklärt abschließend: »Im Juni haben wir den 7LP-Prozess angekündigt, jetzt stehen PDKs und alle wichtigen IPs zur Verfügung. Die Risk-Produktion wird Mitte 2018 starten. Darüber hinaus bieten wir auch für diese Prozesstechnik unseren ASIC-Design-Service an, mit dem wir Märkte wie Networking, Datenzentren, mobile Anwendungen und den Automotive-Markt adressieren.«