隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入亞微米（submicron）時(shí)代，技術(shù)遷移（Technology migration）變得越來(lái)越復(fù)雜。一直以來(lái)，摩爾定律" title="摩爾定律">摩爾定律為我們?cè)O(shè)定了工藝演進(jìn)的速度，并且成為實(shí)現(xiàn)更小裸片" title="裸片">裸片尺寸和降低裸片成本的最簡(jiǎn)單的方法。然而， 現(xiàn)在我們又面臨很多問(wèn)題，例如其中一個(gè)問(wèn)題就是技術(shù)遷移也就是器件尺寸的變化的問(wèn)題是否仍然是降低成本的有效手段。隨著我們開(kāi)始采用新的亞微米技術(shù)，這些問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)，而且變得更為復(fù)雜，解決問(wèn)題的成本也變得非常高昂。
例如，從90nm" title="90nm">90nm向65nm" title="65nm">65nm工藝的轉(zhuǎn)移就是一個(gè)很好的例子：可編程領(lǐng)域最早推出且是目前唯一量產(chǎn)的賽靈思Virtex-5 65nm器件采用了先進(jìn)的三層不同厚度的氧化層技術(shù)降低漏電和靜電，通過(guò)1.0V的內(nèi)核電壓和應(yīng)變硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更低的動(dòng)態(tài)功耗并提升性能，與前代90nm FPGA相比，速度平均提高30%，容量增加65%，動(dòng)態(tài)功耗降低35%，芯片面積減小了45%，邏輯性能比上一代Virtex-4平均提高30%。根據(jù)高端客戶(hù)的銷(xiāo)售反饋情況，自2007年5月量產(chǎn)以來(lái)，Virtex-5在追求高性能、差異化和最早上市的高端市場(chǎng)獲得了廣泛的歡迎。對(duì)于這些高端客戶(hù)來(lái)說(shuō)，追逐新的工藝就是制勝的關(guān)鍵。從目前的市場(chǎng)趨勢(shì)來(lái)看，65nm Virtex-5的價(jià)格有望比90nm器件下降20%～30%。
然而，對(duì)于面向價(jià)格敏感電子領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，向65nm領(lǐng)域的遷移就需要更多的考量。 65nm雖然縮小了裸片尺寸，但需要更多的掩膜和工藝步驟，因此提高了初始投資成本，使總體成本降低的幅度變小。此外，由于芯片生產(chǎn)商轉(zhuǎn)向90nm的過(guò)程就比較慢，因此生產(chǎn)廠家的研發(fā)投資回收時(shí)間已經(jīng)被延長(zhǎng)，價(jià)格還沒(méi)有降下來(lái)，這樣轉(zhuǎn)向新的工藝的時(shí)候價(jià)格降低的速度也就會(huì)相應(yīng)地更慢,不能充分地實(shí)現(xiàn)新工藝所帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)。
許多半導(dǎo)體廠商經(jīng)常會(huì)問(wèn)自己：“我們究竟什么時(shí)候需要遷移到新的工藝節(jié)點(diǎn)？”這個(gè)問(wèn)題的答案與多種技術(shù)和財(cái)務(wù)參數(shù)構(gòu)成的復(fù)雜方程有關(guān)，只有正確地綜合考慮各種因素才能夠加快企業(yè)的產(chǎn)品供給并推進(jìn)預(yù)期營(yíng)收的實(shí)現(xiàn)。但是僅僅一個(gè)小小的錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致利潤(rùn)急劇下降，甚至有可能降到業(yè)務(wù)底線。
我認(rèn)為，技術(shù)遷移的關(guān)鍵在于需要選擇“恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間”來(lái)進(jìn)行。對(duì)于需要高集成度和多功能的高性能大型器件而言，快速發(fā)展到新技術(shù)非常關(guān)鍵。然而，對(duì)于面向低成本消費(fèi)應(yīng)用的較小尺寸的器件來(lái)說(shuō)，需要較慢的技術(shù)遷移速度，甚至需要有計(jì)劃地延遲采用新技術(shù)。
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圖1: 遷移到新工藝的交叉點(diǎn)
圖1中的每條線代表不同的裸片尺寸以及能夠帶來(lái)成本節(jié)約的交叉點(diǎn)。很明顯，裸片尺寸較大、功能較強(qiáng)的產(chǎn)品快速轉(zhuǎn)移到新技術(shù)的可行性較高。與此相對(duì)比，為大批量應(yīng)用提供成本優(yōu)勢(shì)的小裸片尺寸產(chǎn)品則需要等待技術(shù)成熟、技術(shù)成本開(kāi)始下降再遷移到新技術(shù)。過(guò)早采用65 nm工藝可能會(huì)導(dǎo)致器件成本的增加，進(jìn)而導(dǎo)致更高的客戶(hù)成本或利潤(rùn)率的降低，這些都不是明智的商業(yè)選擇。
半導(dǎo)體技術(shù)遷移的這一趨勢(shì)為創(chuàng)新打開(kāi)了大門(mén)，企業(yè)需要尋找其它可以選擇的方法進(jìn)一步降低成本并滿(mǎn)足客戶(hù)的設(shè)計(jì)要求。例如，賽靈思公司的低成本Spartan?-3 系列FPGA就利用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的90nm技術(shù)，主要面向大批量消費(fèi)應(yīng)用，在邏輯、I/O、非易失性" title="非易失性">非易失性甚至DSP相關(guān)設(shè)計(jì)中為客戶(hù)提供最低的成本。賽靈思公司是通過(guò)采用多平臺(tái)的方式，并擴(kuò)展其業(yè)已非常成功的產(chǎn)品線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，提供針對(duì)特定市場(chǎng)和應(yīng)用要求而設(shè)計(jì)的器件（如非易失性、DSP優(yōu)化的器件）。賽靈思公司即將推出的產(chǎn)品平臺(tái)將確立非易失性FPGA功能組合方面的新標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為通信、汽車(chē)、MVI（多媒體、視頻和圖像）以及國(guó)防行業(yè)的應(yīng)用提供突破性的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于芯片的成本降低和創(chuàng)新來(lái)說(shuō)，技術(shù)遷移和摩爾定律的應(yīng)用仍然是非常清楚的解決方案。但問(wèn)題的關(guān)鍵是選擇“恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間”來(lái)演進(jìn)到下一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)，從而獲得性能和功能集成度的提升，并進(jìn)一步降低客戶(hù)成本。然而，在合適的時(shí)間到來(lái)之前，企業(yè)必須繼續(xù)利用現(xiàn)有的創(chuàng)新解決方案來(lái)提供優(yōu)化的平臺(tái)和成本節(jié)約優(yōu)勢(shì)，從而加快產(chǎn)品供給并實(shí)現(xiàn)預(yù)期營(yíng)收。