半导体电路的高性能、低功耗、低成本一直是最重要的三大指标。现今一味追求线宽,已不能兼顾三大指标,如何走出困惑,可编程逻辑电路或许是一种明智的选择。
引言
过去10年来,工艺尺寸一直是半导体行业的制胜法宝。如果晶圆线宽处于竞争弱势,工程和市场做得再好也难以弥补。领先的技术使产品尺寸更小、速度更快、功耗更低、更具经济效益,因而也更具竞争力。
小尺寸不再是终极方案
随着技术的不断进步,综合考虑诸多利润因素,小尺寸将不再是主导市场的法宝。关于哪一代工艺是最重要,市场已有一些争议。一些行业专家认为目前可能是130nm工艺较为重要,虽然长远而言90
nm工艺也不容忽视。
之所以得出上述结论,极大的原因是摩尔定律 (Moore's Law) 在受到物理限制之前就因为商业上的不可行性而终止。对于每一代工艺技术,边际成本呈高速增长,而边际利润则在下降。现时,从90
nm尺寸上已看出终结的信号。由于漏电流和软错误变得越来越严重,为了从缩小的尺寸中获益不得不做出很多工程方面的妥协。目前,不是尺寸缩小就什么都好,设计工程师必须在功耗、性能和价格三大指标之间做出权衡选择。
对于前几代工艺而言,每次尺寸缩小都会带来三大指标的自动提高。性能和速度在上升,成本和功耗在下降。但现在情况则完全不同了。当费尽心思将工艺尺寸缩小到比如90
nm时,结果发现只能得到三个优点的其中之一,而不是以往的所有三个,成功只是个假象。或许新产品的性能跟原来一样,但功耗却更大,此时唯有寄希望于良率受控后能在市场上赢得更高的价格。这种情况下只能多考虑最重要的参数,然后放宽对其余两个指标的要求,然而这个权衡选择也并非易事。
一旦产品最后的尺寸缩小没有了追求利润的余地,整个市场将进入竞争更加激烈的多元化新时代。面对摩尔定律回报日益减少的现实,谁能配合客户要求提供所需的产品和服务,谁就可能在新兴市场上赢得争取更多客户的机会,而不一定是谁最先达到最小工艺尺寸才能多赢得市场。
比如在PLD领域,当下一次尺寸缩小不能获得三大指标的好处时,软错误率、安全、板面积和即时上电运行等问题就成为最终赢得市场的决定性因素。这种情况在汽车、消费和航空等市场中尤其重要,因为可编程逻辑刚刚在这些市场中站稳脚跟。要求高可靠性的大规模部署系统的设计者对于以SRAM为基础器件的高软错误率自然不满意,而板资源有限的系统设计者对多芯片可编程逻辑方案也不会称心。
对可编程逻辑来说,下一个十年将是令人振奋的时代。尺寸缩小意味着新一轮工程创新和客户驱动营销浪潮的出现。可编程逻辑器件将很快主导以前从未涉足的领域,而这些新生的竞争市场将更好地为下一代客户服务。
2005GEC.1
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