20nm和3D IC将是积极的产业

                                                
　　过去一年中，Mentor公司实现了10亿美元的营业额。并在20nm设计、3DIC、DFM(可制造设计)、DFT(可测试设计)、SoC验证方面都有很大进展。在北京的Mentor Forum期间，笔者就目前设计业的一些困惑，询问了Mentor的掌舵人。

　　问：随着工艺的演进，每家foundry(代工厂)能支持的设计公司越来越少。例如65nm时，一家代工厂大概可以同时支持60～80个设计。40nm时40～50个，28nm时20～30个，20nm时可能12～16个，因为太复杂，代工厂没有精力了。目前公开说在20nm要去建厂的厂商一共四家: Intel、IBM、三星、TSMC。那么，这对IC设计业会带来哪些影响?

　　答：每一个新的工艺，都有一个慢慢被接受并提升的过程。到了28/20nm，Foundry在设备的投入确实相当的大。不过我们认为，随着这些资本投入逐渐变为产能后，我们相信会有更多的客户会乐意进入这些先进的工艺，因为成本更加的低廉。除了上述的几家，我们相信UMC(联电)及SMIC(中芯国际)都会很快进入20nm的行列。

　　另外，任何新的先进半导体制程都是由大批量设计驱动的，像FPGA、无线基带芯片和图形芯片等。由于工艺成熟，代工厂的资源可支持更多的客户，使更多的公司开始做先进技术节点的设计。

　　28和20nm能够提供独特的差异化。由于代工厂的投资是前代的二三倍，因此接下来的两年会有丰富的晶圆片出现。这些大容量、低成本的晶圆片将鼓励更多企业设计芯片。此外，大批量将导致非常有吸引力的晶片成本，这将使IC设计公司有动力开发较低成本的28nm和20nm芯片。因此，20nm将是非常积极的产业。

　　问：20nm时代的经济性如何?有人分析过^[注1]，从0.13微米往90nm走的时候，大概我们还从面积上获得33.6%的降低，从90nm到65nm，还有20.6%，65到45有18%，45到32有10.1%，32到22nm时候，只有3.3%了。估计从22纳米再往下走，成本下降的空间非常有限。摩尔定律还会继续走下去吗?

　　答：摩尔定律是一种“学习曲线”：每18个月芯片成本减少约50%，芯片内晶体管的数量每18个月翻番。我们认为这种“学习曲线”应能继续。但20nm以后，晶体管的线性尺寸缩减或许将有减缓，不过却可以通过其他的方式维持这一学习曲线的速率。例如FinFET以及3DIC，就是透过三维立体的晶体管形式，或者多芯片堆叠的方法，来满足将来设计对复杂度以及成本的要求。这意味着，，降低每个晶体管的成本仍将遵循“学习曲线”趋势，正如它过去50年中的一样。

　　问：本土IC设计公司有能力做20nm、3D芯片的还较稀少，Mentor的EDA工具给中国本地带来的意义是什么?这次大会想给本地企业传递哪些新理念?

　　答：Mentor是市场上为3DIC芯片设计提供关键软件的EDA公司。Calibre™提供3DIC所需要的完整验证方案。。此外，Mentor的Tessent™DFT工具能支持所有需测试的堆叠芯片(die)的需求，包括逻辑和存储。Mentor的封装设计软件帮助设计师开发3DIC设计的封装和interposer。可以说，Mentor是3D设计工具的领导者。

　　在20nm方面，Mentor是第一个向市场推出20nm物理验证工具，主要是Calibre系列。我们还把物理设计和验证技术集成起来，针对20nm所需要的新技术，如double patterning(2次曝光^)[注2]，能够在布局&布线的阶段，就能够预防并解决Double Patterning可能出现的问题。此外，我们看到20nm技术有利于更复杂的逻辑设计，Mentor的硬件仿真器可以大幅度减少设计的验证时间，能帮助客户提早将产品推向市场。。可以说，Mentor在20nm领域已经提供了完整的方案，领先其他对手。

　　注1：这段有关工艺与面积的数字来源于《电子产品世界》2012年第9期30页。与Mentor公司所认知的数字不太一致。

　　注2：double patterning(两次曝光)：20nm后需要两次曝光或多次曝光。28nm到20nm时，设备不用做大的改变，但是设计手段要变。因为20nm后，设计间距太窄了，一次曝光会使光线无法穿过，或者穿过的光线大大失真。double patterning就像两个人坐在一起，为了加大间距，中间可隔开一个位置。因此，人们把一层金属拆成两个mask(掩膜)，这样间距加大，光的不良效应就降低。方法是第一次曝光奇数行，第二次偶数行。