GlobalFoundries oficiálně uvádí FD-SOI proces 22FDX. Produkce v roce 2017

15. 7. 2015

V posledních týdnech prosákly informace, že GlobalFoundries chystá do svého portfolia 22nm proces pro výrobu čipů na waferech typu FD-SOI. To asi u nejednoho dlouhodobého příznivce AMD vyvolá ohlas, jelikož SOI bylo s procesory AMD pevně spojeno od 130nm po 32nm proces a například 90nm Athlony 64 byly z toho nejlepšího, co z firmy vyšlo. GlobalFoundries nyní návrat k technologii SOI stvrzují oficiálním uvedením procesu, který ponese název 22FDX. Na rozdíl od slavných předchůdců se s ním ale u procesorů AMD asi už nesetkáme.

Wafery FD-SOI protlačovala zejména firma STMicroelectronics a 22FDX je založen na její technologii. Jde vlastně o mix jejího 28nm procesu, z nějž je vzat proces kovové vrstvy se spoji (BEOL) a 14nm procesu, podle nějž je vyrobena část FEOL s tranzistory, které jsou planární. To má za následek, že čipy by mohly dosahovat podobných kvalit jako 14nm, nedojde ale k podstatnému zvýšení hustoty tranzistorů a tím k zmenšení čipu – podle GlobalFoundries přinese 22FDX jen asi 20% zmenšení proti běžné 28nm výrobě. Přesto je tento proces paradoxně zaměřen na to, aby byl levnější než reálný 14nm proces s FinFETy. Ačkoliv totiž zákazníci budou potřebovat vyrobit větší množství waferů kvůli většími čipům, má je to celkově přijít na méně peněz.

22FDX má být levnější na výrobu i na návrh čipu, což je velký problém u procesů s FinFETy. Nevyžaduje jednak dvojí expozici (double patterning), což znamená kromě snazšího procesu v továrně také snazší a levnější návrh. Proces má vyžadovat o 10 % méně masek než 28nm výroba (výroba masky je relativně drahá) a má také vyžadovat až o polovinu méně imerzních vrstev než FinFETy. Díky těmto vlastnostem má být proces 22FDX použitelný pro menší firmy a čipy, u nichž vyrobené množství nebude příliš vysoké. Podle odhadu webu KitGuru je cena za vývoj čipu s tranzistory typu FinFET okolo 80–90 milionů USD, kdežto s 22FDX by mohlo stačit okolo 30 milionů. Levněji by pak měly vyjít i jednotlivé čipy.

Označení 22FDX platí pro celou rodinu těchto procesů, ve skutečnosti totiž GlobalFoundries nabízí hned čtyři varianty. 22FD-ulp je zaměřená na mobilní čipy. Údajně má umožnit spotřebu až o 70 % nižší než 28nm čip z procesu HKMG napájený 0,9 V. Výběrové čipy z procesu 22FD-ulp mají být schopné provozu s napětím jen 0,4 V. Varianta 22FD-uhp má parametry upravené pro vyšší výkon a má být vhodná pro síťovou infrastrukturu, případně i analogové komponenty. 22FD-ull je také proces zaměřený na minimalizaci spotřeby, ovšem v tomto případě té statické – čipy mají mít velmi nízké úniky proudu (leakage). Vhodný by tedy měl být pro čipy, které musí mít naprosto minimální spotřebu a dlouho vydržet pracovat na baterie – například zařízení typu internet věcí. Sestavu pak uzavírá ještě varianta 22FD-rfa, určená pro analogové RF aplikace – LTE modemy, Wi-Fi nebo milimetrové radary.

Komerční FD-SOI bude v roce 2017

Z těchto procesů tedy budou vzcházet hlavně specializované čipy a levnější mobilní čipy. Zřejmě se tedy nedá čekat, že by v budoucnu 22FDX použilo AMD pro nějaký procesor nebo GPU, firma totiž už má dávno rozjeté projekty čipů pro FinFETové procesy a potřebuje je, aby byla konkurenceschopná. Problém je také to, že FD-SOI u GlobalFoundries pro něj přichází pozdě.

Tato výroba se má rozjet v prvotní fázi až v roce 2016, v masovém komerčním měřítku se ale zřejmě produkce rozproudí až v druhé polovině roku 2017. Tento proces tou dobou bude mít doplňkovou úlohu, „tahounem“ co do výkonu bude dražší 14nm proces s FinFETy. Teoreticky by ale 22FDX mohlo otevřít cestu k aplikaci waferů FD-SOI i s FinFETy na nějakém budoucím vývojovém stupni, na 10 nebo 7 nm.