Globalfoundries
14-nm-FinFETs verlängern die Akkulaufzeiten
Die Akkulaufzeiten tragbarer Geräte könnten sich durch die neue 14-nm-XM-Technologie von Globalfoundries um 40 bis 60 Prozent erhöhen. Das Unternehmen stellt bereits erste Process Design Kits zur Verfügung.
Das »XM« in der 14-nm-XM-Technologie steht für »eXtreme Mobility« und verweist damit auf die Anwender, die Globalfoundries mit dem neuen Prozess anvisiert: die Hersteller von ICs für mobile Geräte. Gerd Teepe, Director Design Enablement Dresden von Globalfoundries: »Hier ist die möglichst geringe Leistungsaufnahme das wichtigste Kriterium, denn sie ist entscheidend für die Batterielaufzeit. Deshalb haben wir unseren Prozess auf geringste Leistungsaufnahme getrimmt.« Erste Tape-outs von Kundenprodukten erwartet Globalfoundries für 2013.
Globalfoundries hat das Leistungspotenzial, das die FinFETs mit sich bringen, zur Senkung der Leckströme genutzt. Ein Vorteil der FinFETs ist ihre hohe Stromtragfähigkeit. Globalfoundries hat diese Stromtragfähigkeit nun durch eine Erhöhung der Schwellenspannung wieder reduziert. Genau das wirkt sich aber sehr positiv auf die Leckströme aus. Teepe: »Im Vergleich zu planaren Transistoren mit 20-nm-Strukturen können wir mit der 14-nm-FinFET-Technologie die Akkulaufzeit um 40 bis 60 Prozent verlängern.«
Eine weitere Besonderheit der 14-nm XM-Technologie: Globalfoundries kombiniert die 14-nm-FinFETs mit seinem 20-nm-LPM-Prozess. Nur die Transistoren basieren auf 14-nm-Strukturen, die darüber liegenden Verdrahtungsebenen dagegen auf dem 20-nm-Prozess. Das hat den Vorteil, dass die Fortschritte, die Techniken wie HKMG (High-k Metall Gate) und Stresskomponenten mit sich gebracht haben, nicht verloren gehen. Teepe: »Nur den Transistor hochkant zu stellen, ohne HKMG und andere Wege der Transistoroptimierung weiter zu nutzen, würde nicht viel bringen.«
Das bestätigt G. Dan Hutcheson, CEO und Chairman von VLSI Research: »Während HKMG eine wichtige Innovation zur Reduzierung von Leckströmen ist, werden FinFETS diesen Vorteil noch stärker nutzen und auf viele Jahre hinaus weitere Verbesserungen ermöglichen. Um die Vorteile der FinFET-Technologie optimal nutzen zu können, muss ein Unternehmen aber bereits HKMG in hohen Stückzahlen fertigen. Globalfoundries hat hier einen deutlichen Vorsprung durch seine fast zweijährige Fertigungserfahrung in der HKMG-Technik.«
Die Kombination des 14-nmXM- und des 20-nm-LMP-Prozesses bietet einen weiteren Vorteil: Die Anwender können ihr 20-nm-Design zum Teil einfach übernehmen. Natürlich muss das Timing etc. neu durchgeführt werden, aber beispielsweise kann der Floor-Plan und die gesamte Chip-Architektur beibehalten werden. Zuguterletzt hat die Kombination auch für Globalfoundries einen entscheidenden Vorteil: »So konnten wir ein Jahr früher als geplant mit der FinFET-Technologie auf den Markt kommen.« Das bringt Globalfoundries technologisch gesehen ganz nach vorn.
Für den neuen Prozess stehen jetzt PDKs zur Verfügung. Wann die Serie startet, macht Teepe allein von der Nachfrage seitens der Anwender abhängig. Dass Globalfoundries den Prozess serienmäßig nicht in den Griff bekommt, hält er für unwahrscheinlich: »Aufgrund unserer Expertise bin ich überzeugt, dass wir beim 14-nm-XM-Prozess mit FinFETs ähnliche Lernkurven durchlaufen werden, wie wir sie bei den 40-, 28- und 20-nm-Prozessen hatten.«
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