Hậu 28nm của Global Foundries: FinFET, SOI, 14nm

Hội thảo GTC 2011 của Global Foundries (GF) có khá nhiều vấn đề được bàn. Bên cạnh việc hãng này cùng đồng nhất dùng chung kỹ thuật bán dẫn 28nm với Samsung (SS), tape-out thành công mẫu chip 20nm, thì các vấn đề còn lại rất được giới công nghiệp quan tâm. Giả dụ như đơn vị này sẽ tiến lên kỹ thuật FinFET ở node 14nm.

Fin hay không Fin ?

Điều đó có nghĩa với các node lớn hơn, GF sẽ không dùng FinFET, ví như node 20nm. Theo Intel thì kỹ thuật FinFET chỉ làm tăng 2 – 3% chi phí sản xuất nhưng lại tốt hơn kỹ thuật Planar (transistor phẳng) khá nhiều. Mà Intel đang áp dụng FinFET cho node 22nm của bản thân.

Trong khi đó, GF có quan điểm khác. Gregg Bartlett, phó chủ tịch bộ phận R&D công nghệ của GF, cho hay :

Tôi rất tự tin rằng chúng tôi sẽ chuyển sang FinFET với 14nm, nhưng tại 20nm chúng tôi vẫn dùng Planar. Dù sao, không phải chúng tôi không biết lợi ích của thiết kế đa cổng

FinFET còn được biết đến với cái tên “đa cổng” (multi-gate). Ví như 3-D transistor của Intel là “3 cổng” (tri-gate). Và để giảm thiểu rò rỉ điện năng, FinFET không phải là cách duy nhất. Trên thực tế giới công nghiệp quan tâm đến FinFET vì khả năng hoạt động của transistor ở ngưỡng điện áp thấp, vốn rất cần cho thiết kế SoC. Như ngưỡng áp trung bình của 28nm là 1,0 V thì kỹ thuật Bulk Planar của GF có thể hoạt động ở ngưỡng 0,9 V. Còn kỹ thuật FinFET của Intel cũng như SOI của Hiệp hội SOI có thể hoạt động ở mức 0,7 – 0,8 V.

Và mặc cho FinFET có lợi thế về mặt tiêu thụ điện (do hoạt động được ở áp thấp), song so với Planar thì FinFET khó khăn hơn về mặt chế tạo : các kỹ sư phải đảm bảo tỷ lệ “chiều cao” và “số đo 3 vòng” của “vảy” (Fin) ở mức hợp lý, điều mà Planar ít phải chú trọng.

Canh chỉnh chiều cao của Fin rất quan trọng. (Do vậy) FinFET còn khá xa để trở thành một kỹ thuật dành cho SoC để dùng trong các ứng dụng tiết kiệm điện. Cần phải làm nhiều hơn nữa để kỹ thuật FinFET được hoàn thiện

Cũng theo Bartlett, Intel không giống GF, hay bất kỳ đơn vị gia công bán dẫn nào khác. Vì hãng này chỉ tự làm chip cho mình. Thời gian gần đây Intel có nhận gia công thêm cho một vài công ty khác, nhưng số lượng dường như không lớn. Còn với GF (hoặc TSMC), họ có hàng trăm khách hàng để phục vụ và vì thế không thể cứ “muốn là được”.
TSMC từng cho hay sẽ dùng FinFET ở 20nm. Có điều đã lâu rồi không thấy thông tin thêm gì về dự định này.