FPGA在系統中表現出的特性是由芯片制造的半導體工藝決定的,當然它們之間的關系比較復雜。過去,在每一節點會改進工藝的各個方面,每一新器件的最佳工藝選擇是尺寸最小的最新工藝。現在,情況已不再如此。
取而代之的是,當今的可編程邏輯供應商必須研究各種工藝選擇,才能滿足采用FPGA的設計的各類需求。本文將介紹三類工藝特性,它們與現代FPGA內部結構的聯系,以及FPGA對采用了這些工藝的系統的影響。其中將特別介紹圍繞名為FinFET的晶體管加速應用的革命性變革,Altera怎樣采用獨特的FinFET工藝,特別是Intel 的14nm三柵極工藝進一步提高FPGA密度、性能和功效,而這是平面FET技術發展根本無法實現的。
工藝特性
對于IC設計人員,有三類由工藝決定的特性,這些特性一起體現了工藝。它們是特征層距、晶體管行為和可用性。
層距是指成品IC類似特性之間的最小間隔,有助于確定管芯尺寸和容量,還能夠間接地決定電路速率和功耗。管芯的每一特征層——晶體管、本地互聯、接觸,以及連續的上面金屬層,都有自己的層距。由工藝工程師根據光刻極限和其他工藝約束、成本以及工藝設計人員認為客戶會怎樣使用工藝來選擇這些不同層的間距。這些層距相互作用,決定了某一類電路中晶體管的實際密度。
讓我們從底層開始。在某一電路中封裝多少晶體管大致取決于兩個問題:晶體管能夠靠得多近,互聯之間有多大的間距才能滿足它們的連接要求。兩者都會帶來限制,這取決于電路設計和布局。當然,晶體管能夠封裝的距離有多近取決于其大小和形狀。
從本地互聯、接觸層往上,越到上面的金屬層堆疊(圖1),層距就越會急劇增大。一般而言,本地互聯和下面金屬層連接附近的晶體管,決定了標準單元或者 SRAM等仔細封裝的結構的密度。上面的金屬層連接電路,最終將功能模塊連接起來,實現總線連線,分配電源和時鐘連接。上層的數量和層距對于芯片設計人員而言也非常重要,這是因為它們決定了芯片不同部分之間連接的帶寬和功耗。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠