22FDX™ - 打造新一波超低功耗创新产品

Subi Kengeri

全球设计解决方案部门副总裁兼CMOS平台事业部总经理

收益

公司亮点

2

东费西基尔

新加坡

德累斯顿 马耳他

伯灵顿

300毫米

200,000颗

晶圆芯片/Mo

200毫米

133,000颗

晶圆芯片/Mo

成就

代工厂全球布局 代工厂产能

~60亿* 25,000+

专利和应用

全球第二大

晶圆代工厂

值得信赖的

半导体晶圆

代工厂商

*基于分析师预测

250+

客户

18,000+

员工

含代工厂在内的2014年半导体公司排名

3

格罗方德 美国 4,350

公司

英特尔

三星

台积电

高通

Micron + Elpida

SK Hynix

德州仪器

东芝

博通

意法

总部

美国

韩国

台湾

美国

美国

韩国

美国

日本

美国

欧洲

公司

瑞萨电子

Mediatek + MSTAR

UMC

总部

日本

台湾

台湾

2014年销售额

（百万美元）

7,372

7,032

Infineon

Avago + LSI

恩智浦

AMD

索尼

飞思卡尔

欧洲

新加坡

欧洲

美国

日本

美国

5,988

5,674

5,625

5,512

5,192

4,548

4,350

2014年销售额

（百万美元）

51,368

37,259

24,976

19,100

16,814

12,179

11,216

8,360

7,374

15,838

资料来源：IC Insights The McClean Report 2015

1

2

3

4

5

7

8

9

10

6

格罗方德 美国 6,000*

11

12

13

14

15

17

18

19

20

16

*基于分析师的估算

收购IBM微电子业务为公司的经营战略提供了强有力的支持

4

战略合作伙伴关系 卓越运营

为保持技术领先地位，格罗方德长期致力于大力投入研发。

• 卓越的制造和执行能力一直是我司战略的一个重要支柱。我们将继续增强我司端到端产品组合的执行力。

• 在获得大量IP，16,000多项专利及应用以及领先业界的技术、知识和设计工具后，格罗方德成为全球最大的半导体专利组合持有者之一。

• 格罗方德将在RF和ASIC领域加大投入，充分利用本次收购所带来的规模和产能优势。

• 这些技术的目标市场包括迅速增长的物联网、移动设备、汽车和高级处理器市场。

成本与资本效率

差异化产品

全球产能：~700万个晶圆/年*

5

28nm, ≤ 14nm 45nm–22nm 180nm–40nm 350nm–90nm 90nm–22nm

工艺

产能（个晶圆/月）

新加坡 德国德累斯顿 纽约州马耳他 纽约州东菲什基尔 佛蒙特州伯灵顿

14,000 (300mm) 60,000 (300mm) 68,000 (300mm)

93,000 (200mm) 最大60,000 (300mm) 40,000 (200mm)

*200mm晶圆

不断增长的移动计算

无处不在的普适计算

新兴的智能计算

半导体行业的增长驱动力

成本和功耗效率将是驱动创新的关键动力

成本： 这个存在了40年的半导体行业经济基础已经面临危险…

7

可扩展性以及FINFET和双重图形的要求正在不断提高晶圆成本

史无前例：单个晶体管的成本正在上升

90nm

65nm

40nm 20nm

16/14nm 28nm

FinFET

每100万栅极的成本

工艺节点

180nm 130nm 90nm 65nm 40nm 28nm 20nm 14nm

减少功能等于自动降低晶体管成本的时代 已经一去不返！

功耗效率： 0.4V是几乎所有工艺的最低功耗点 – 22FDX™将其变为现实……

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

功耗

(n

orm

)

Vdd (V)

switching energy

Leaakge energy

total energy

SLVT, FBB=0.8V

TT, 25C

最佳的功耗点在0.4V左右 • 随着Vdd下降，频率也将降低，动态功耗将大幅减少。 • 随着Vdd下降，漏电功耗也将降低。 • 当Vdd 低于~0.4V时，功耗将增加，因为延时的增加会导致crow-bar电流升高，从而抵消之

前降低的动态功耗。

推出22FDX™平台

• 业内首个22nm全耗尽平面晶体管（ FD-SOI ）工艺。

• 以28nm工艺的成本提供媲美FinFET的性能和能效。

• 借助0.4伏工作电压实现超低功耗。

• 可使用软件控制晶体管体偏压，在性能和功耗之间实现灵活平衡。

• 内置RF可降低系统成本，并提供背栅特性，将RF功耗最多降低 ~50%。

• 流片后优化可用于打造各种移动、物联网和RF应用

格罗方德 9

超薄埋入式氧化物绝缘体

可减少漏电的全耗尽通道

FD-SOI 平面工艺与体硅工艺类似

功耗比28HKMG低70%

芯片尺寸比28nm体硅和平面晶体管工艺小20%

芯片成本低于FinFET

22FDX™：正向体偏压技术提升FD-SOI的价值

10

频率 vs. 总功耗 1.80

1.60

1.40

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

总功耗（归一化）

频率 （归一化）

• 相同频率下功耗降低50%

• 相同功耗下性能提升40%

• 低Vdd（低至0.4伏）

• FBB的优势： 软件

控制的体偏压能够在功耗、性能和漏电功耗之间实现动态平衡。

性能提升30%

功耗降低50%

性能提升40%

功耗降低50%

格罗方德

22FDX™: 同一个芯片上的多个体偏压和Vt点

格罗方德 Confidential 11

优化待机和动态功耗

Wireless Comms

High Performance Application Processor

“Watchdog” 处理器

唤醒图形处理器，以放大和分析图形

探测运动

唤醒通信模块，以传送消息

具备较低的静态和动态功耗

内置RF，可降低BOM成本

提供RBB和FBB，在功耗和性能之间实现

平衡

RBB可将漏电功耗降至最低

内置RF FBB可将动态功耗降至最低

FD-SOI：

ARM Cortex A7应用 – 初步结果

12

1200

800

125 240

总功耗 (mw)

频率 (MHz)

格罗方德

180 210 152

520

功耗降低47%

• 媲美FinFet的性能(1.2Ghz)。

• 与28HKMG相比，性能提升50%，功耗降低18%。

• 在ISO 频率下，功耗比28HKMG低47%。

工作于0.4V的22FDX

• 在520MHz ，功耗降低92%

（28HKMG at 800MHz）

22FDX是业内首个在ARM A7处理器上展示0.4V工作电压能力（>500Mhz）的工艺 。

资料来源：Verisilicon

22FDX@0.4v

性能提升50% +

功耗降低18%

22FDX™平台的扩展

• 22FDX基础平台

– 4核Vts

– 2 IO Vts @ 1.2/1.5/1.8v

– 无源元件

– SRAM (HD, HC, LV, ULV, TP)

– 8T/12T库

– 软件控制的正向/反向体偏压

格罗方德 Confidential 13

-ulp增加了专为0.4V逻辑运算而优化的逻辑库和内存编译器。

-ull增加了器件、库和内存编译器，实现了1pA/um的漏电功耗。

-uhp增加了经过优化的BEOL堆栈、OD优化型12T库、高速SERDES (16/28GHz)和MIM 电容器。

-rfa增加了RF解决方案、BEOL无源元件以及BTLE和WiFi的IP

基础平台PDK & IP 针对应用优化的扩展

FDSOI拥有一个光明的未来

格罗方德 Confidential 14

22FDX™的差异化特性将被延伸至10nm工艺

FDSOI的可扩展性 FinFET的可扩展性

获得了业界的大力支持 – 正在加速建设生态系统 生态系统已建成

扩展路线图

- 使用14FD展示功耗/性能

- 升压器被降至10FD

扩展路线图

- 良好的静电特性

- 较高的有效器件宽度

更低的芯片成本

- 遮罩层更少

- 学习周期更短

成本和复杂程度较高

背栅偏压（软件控制）

- 工艺 / 变化补偿

- 灵活的动态功耗 vs. 静态功耗

后偏压无效。

低漏电器件和内存

- 反向体偏压进一步增强 同等面积下漏电较大（3D）

Vmin最低的器件

- 减低的固有电容

- 较低的固有变化

- 卓越的Weff调优特性可降低功耗

- 正向体偏压

Vdd较低，但高于FDSOI

- 静电需要3D结构

22FDX™：在正确的时间推出正确的工艺

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高性能计算和交换

服务器

物联网、可穿戴设备、传感器、 低端智能手机

高端移动应用处理器

固定网络、消费应用、 中端智能手机

28HPP

28SLP

14LPP/

LPE

22FDX

格罗方德

10LPP

FD

下一节点

22FDX™设计套件现已发布 下一节点目标：实现10nm FinFET的性能，将芯片成本降低20-30%

22FDX™：促进一系列广泛的应用创新

消费设备 (机顶盒/数字电视)

超越Energy Star目标，实现小型化。

可穿戴设备

延长电池续航时间，并内置RF以减低系统成本。

物联网/工业 (MPU, ISP, MCU)

高清图像/视频、内置RF/MRAM,、电池工作

主流移动设备 满足显示、视频和无线需求，同时无需付出FinFET的成本。

汽车/信息 降低125°C环境温度下的Tj，并降低软错误率（SER）。

WiFi/RF

以更低的功耗实现更高的数据速率

22FDX™：在正确的时间推出正确的工艺

• 以28nm工艺的成本提供媲美FinFET的性能

• 0.4伏工作电压

• 软件控制的晶体管体偏压

• 内置eNVM和RF

• 流片后优化

格罗方德 17

现提供早期设计套件

让我们共同引领新一波创新！

商标声明

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