45nm机遇、挑战和新的协作模型

　　Altera计划2008年推出45nm产品。45nm工艺可以为客户带来价值，但是提高了厂商进入的门槛，使45nm是重量级厂商才能玩得起的游戏。45nm使FPGA有更多的机会进入ASIC领域，因ASIC的开发风险更高。45nm开发的三要素是：选择正确的合作伙伴;投片的第一个硅片就可以交付给用户;IC设计和生产紧密合作。

　　45nm芯片性能更高

　　从技术演化图的发展可知，十年来，半导体业每两年推出一个新的工艺节点，这种趋势还将继续保持着，并向35nm、22nm节点推进。其背后的驱动力来自于成本降低和硅片尺寸的减少。例如，密度比上一节点提高近2倍，容量提升等效于每年晶体管成本降低25%~30%;与此同时，工艺尺寸的降低也可以降低功耗，提高速度。

　　然而，与以往不同的是，客户需求的优先级发生改变。在90年代末到2000年初，客户最关心性能，其次是功耗、成本。这两年，用户最关心成本，之后是功耗、性能。45nm应变硅工程可提高三级管的性能达40%以上。

　　设计门槛提高

　　45nm提高了进入门槛，首先是由高昂的开发成本带来的。芯片的研发成本从一代到下一代至少增加50%，同时掩膜成本增加。

　　其次，工艺和设计之间的关系越来越紧密，因此诸如光刻、器件建模、可制造设计、可靠性等工艺生产型问题，不得不在IC设计过程中被考虑到。

　　再有，45nm研发的技术挑战大。控制三极管漏电流很重要。迄今电压能做到1V左右，由于电压不可能再往下降，因此降低功耗不能靠降低电压来实现了。器件布局比原来更受限制。由于采用了应变硅工程，改善了三级管之间的距离。三极管也不像过去随温度变化的现象那么明显，因此可把过去高性能三极管变成功耗较低的三极管。

　　制造门槛提高

　　投资一条45nm生产线成本30亿美元左右，每个新工艺开发成本接近10亿美元。工艺开发过程中我们遇到了两个问题，光的波长限制和原子尺寸的限制。我们采用12英寸晶圆和193nm浸入式光刻机，几乎达到了原子尺寸极限。门极氧化物厚度接近3~4个原子。所以原子漂移和数量多少会极大地影响三极管的性能。

　　三项措施

　　Altera主要有三个战略：1，选择正确的合作厂商，Altera是fabless(无芯片生产线)厂商，因此选择TSMC(台积电)作为芯片代工厂。2，采用“硅片率先投产”设计方法，即投片的第一个硅片就可以交付给用户生产。3，进行协作设计和工艺开发，Altera与TSMC的协作关系更像是一家公司的两个部门，两家公司共同成立了12个联合开发组，以共同应对45nm的挑战。