Reference Flow 8.0是針對(duì)TSMC的新型45nm代工工藝而優(yōu)化的一系列設(shè)計(jì)工具和技術(shù),它是該代工巨頭與許多EDA供應(yīng)商之間所展開的龐大協(xié)作的成果,解決了從昂貴的45nm設(shè)計(jì)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)移的過程中可能面臨的煩人問題,包括:電路故障、二次掩?；蚱渌杀靖甙旱膯栴}。

在45nm,IC設(shè)計(jì)成本可能達(dá)到3,000萬(wàn)美元或以上。光掩摸(Photomask)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了控制。考慮到各種各樣的成本,在IC設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過程中幾乎不容許出任何差錯(cuò),Semico Research公司的一位分析師Rich Wawrzyniak評(píng)論。對(duì)于初創(chuàng)型企業(yè),他認(rèn)為,“如果一個(gè)產(chǎn)品失敗,那么,一家公司可能也就到了破產(chǎn)的境地。”而對(duì)于較大的公司,考驗(yàn)就是要通過經(jīng)歷較少的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)而安全地運(yùn)行。

為了順應(yīng)趨勢(shì),居于領(lǐng)先地位的代工廠必須確保它們各自的45nm工藝具備生產(chǎn)的價(jià)值。實(shí)際上,代工廠受到的壓力越來越大,不僅僅要開發(fā)昂貴的各種工藝技術(shù),而且要針對(duì)IC設(shè)計(jì)難題提供更多的芯片,那些難題包括:更為廣泛的第三方EDA工具、知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)模塊、庫(kù)和設(shè)計(jì)流程。換言之,代工廠有望投入更多的資源以彌合設(shè)計(jì)與制造之間的鴻溝。

“每一次向更小的工藝節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移,就涉及更多的問題,”TSMC美國(guó)公司TSMC North America負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)服務(wù)的副總監(jiān)Tom Quan表示。這些問題反過來要求“在設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)中展開更多的協(xié)作?！?

應(yīng)流程而變

那正是TSMC在Reference Flow 8.0中的創(chuàng)新。與以前所提供的流程不同,該流程要求TSMC與客戶共享和許可精選的專用生產(chǎn)數(shù)據(jù)—其“秘密訣竅”—以努力彌合設(shè)計(jì)與制造之間的鴻溝。

該工具套件還針對(duì)Cadence Design Systems公司的號(hào)稱公共電源格式(CPF)的低功耗EDA標(biāo)準(zhǔn)給予響亮的支持。跟TSMC的Reference Flow 7.0相比,8.0版本支持更為先進(jìn)的技術(shù),包括用于裸片內(nèi)(intradie)變化、自動(dòng)化可制造性設(shè)計(jì)(DFM)熱點(diǎn)定位和動(dòng)態(tài)低功耗設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)時(shí)序分析。它還補(bǔ)充了對(duì)該公司的IP計(jì)劃的支持。

結(jié)果是在45nm的“設(shè)計(jì)工程師與先進(jìn)的工藝技術(shù)的無(wú)縫鏈接”,TSMC負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)服務(wù)的副總監(jiān)Kuo Wu表示。

該流程還加快了新的45nm工藝的上市時(shí)間,Wu指出。TSMC于今年4月正式推出了針對(duì)代工客戶的45nm工藝技術(shù),并計(jì)劃最早在9月投入生產(chǎn)。其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手—特許、IBM、三星和UMC—有望分別在今年年底轉(zhuǎn)向45nm生產(chǎn)。

問題是這家領(lǐng)先的代工廠能否順利地提供45nm工藝生產(chǎn)服務(wù)。45nm節(jié)點(diǎn)代表著他們將第一次應(yīng)用193nm沉浸蝕刻和超低K介質(zhì)。

即將推出的設(shè)計(jì)指南或標(biāo)準(zhǔn)參考流程是使代工客戶能夠轉(zhuǎn)向45nm生產(chǎn)的條件之一,它由一系列復(fù)雜的內(nèi)部和第三方EDA工具構(gòu)成。隨著該行業(yè)轉(zhuǎn)向更細(xì)微的芯片幾何尺寸,設(shè)計(jì)流程已經(jīng)變得越來越復(fù)雜并且對(duì)于代工客戶來說越來越重要。

“這次發(fā)布令人驚訝之處在于,TSMC這么快就完成了參考流程的升級(jí),”Gary Smith EDA公司的首席分析師Gary Smith說道。

該成就來自TSMC的重要但不引人注目的設(shè)計(jì)服務(wù)組。在過去的5年中,TSMC僅僅在那個(gè)小組的研究與開發(fā)上就已經(jīng)投入了1億美元。在130nm節(jié)點(diǎn)之前,TSMC一直向客戶提供全芯片版圖(設(shè)計(jì))和其它服務(wù),但是,因?yàn)槔麧?rùn)低,該代工巨頭已經(jīng)把“版圖設(shè)計(jì)的工作脫手給無(wú)晶圓廠公司,”Smith表示。

取而代之的是,TSMC更多地關(guān)注于參考流程、設(shè)計(jì)模塊和IP的開發(fā)。的確,該公司比較有爭(zhēng)議的努力之一就是在IP領(lǐng)域,在此,TSMC的內(nèi)部IP似乎與第三方IP供應(yīng)商提供的IP形成競(jìng)爭(zhēng)。TSMC堅(jiān)持認(rèn)為,其IP努力利用了它的IP合作伙伴的工作,兩者是互補(bǔ)關(guān)系,而不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

本周,該代工提供商將正式發(fā)布其IP計(jì)劃的新的組成部分—促進(jìn)芯片設(shè)計(jì)及制造最佳化的AAA(Active Accuracy Assurance Initiative)機(jī)制。AAA為所有TSMC的合作伙伴—包括EDA供應(yīng)商、IP提供商和庫(kù)開發(fā)商—提供“標(biāo)準(zhǔn)的精度”和嚴(yán)格的指南。

TSMC把那些相同的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于其參考流程、工具和工藝設(shè)計(jì)套件之中。

或許,比較大的發(fā)布涉及TSMC的Reference Flow 8.0的內(nèi)容。該設(shè)計(jì)方法由跟以前的7.0版本相同的許多單元組成,包括:時(shí)序收斂、分層流程、流片流程、功耗收斂流程、增強(qiáng)的電源管理、增強(qiáng)的DFM和統(tǒng)計(jì)時(shí)序等等。但是,8.0擴(kuò)展了代工廠在DFM、電源管理和統(tǒng)計(jì)時(shí)序分析中的努力。

TSMC的設(shè)計(jì)方法是一個(gè)涉及不同的EDA、DFM和IP設(shè)計(jì)公司之間協(xié)作的指南。該代工廠在其AAA計(jì)劃內(nèi)有許多符合資質(zhì)要求的IP設(shè)計(jì)公司,并且其DFM Compliance Initiative—專注于設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)的可制造性部分—的廠家已經(jīng)從15家工具供應(yīng)商增長(zhǎng)到了20家。這家全球最大的代工廠已經(jīng)跟Alchip、Analog Bits、Anchor、Aprio、ARM、Blaze、Cadence、Clear Shape、Dolphin、eSilicon、Fasttrack、Global Unichip、Magma、Mentor、Open-Silicon、Ponte、Predictions、Think、Silicon Canvas、Synopsys和Virage等公司結(jié)成了聯(lián)盟。

Cadence、Mentor和Synopsys正在以45nm工藝提供DFM的工具。TSMC業(yè)已對(duì)其它EDA供應(yīng)商就45nm節(jié)點(diǎn)的可制造性設(shè)計(jì)完成了資質(zhì)認(rèn)定,包括:Clear Shape、Magma、Ponte和Predictions Software。對(duì)于統(tǒng)計(jì)時(shí)序分析,TSMC正與Cadence、Magma及Synopsys合作,每一家公司都提供一套工具。

7.0版本的參考流程與一種DFM統(tǒng)一格式合并,構(gòu)成了TSMC工具兼容性計(jì)劃的基礎(chǔ)。作為8.0流程的組成部分,TSMC計(jì)劃向行業(yè)之外許可其專有的DFM統(tǒng)一格式。此外,該代工廠將提供通過加密的DFM數(shù)據(jù)成套工具提供精選的專有制造數(shù)據(jù)。

TSMC的DFM方法的新穎之處在于自動(dòng)DFM熱點(diǎn)定位,以消除對(duì)手工校正及DFM電可變性考慮的需要,它將監(jiān)測(cè)由DFM效應(yīng)引起的參數(shù)性能漂移。

電源管理是另外一個(gè)熱點(diǎn)。在45nm流程中,TSMC將執(zhí)行Cadence的CPF技術(shù)以自動(dòng)操作低功耗設(shè)計(jì)方法。但是,在一些點(diǎn),也有望采用一家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的低功耗技術(shù)—Accellera公司的統(tǒng)一電源格式(Unified Power Format, UPF),Gary Smith EDA公司的Smith說。

TSMC在流程中提供三種低電源管理技術(shù):動(dòng)態(tài)功率、主動(dòng)泄漏和待機(jī)泄漏。在動(dòng)態(tài)功率類中的新技術(shù)之一是自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)。以工藝監(jiān)測(cè)模塊形式提供,高技術(shù)把IP內(nèi)的電壓降低了10%到15%,TSMC的Quan介紹道。對(duì)于主動(dòng)泄漏,TSMC提供一種新穎的長(zhǎng)溝道器件技術(shù)。它還在其標(biāo)準(zhǔn)單元中增加了可靠的電源門控以降低整個(gè)待機(jī)泄漏。