解讀FinFET存儲器的設計挑戰以及測試和修復方法

使用多鰭片突出了FinFET與平面架構之間的重大差異。平面工藝使用晶體管寬度和長(cháng)度尺寸的二維界面。而在FinFET中，鰭片大小是固定不變的，柵極厚度（其定義了溝道長(cháng)度）也是固定不變的。改變FinFET的唯一參數是鰭片數量，而且必須是整數。比如：不可能有2？（兩個(gè)半）鰭片。

　　圖2：平面架構與FinFET架構對比

FinFET降低了工作電壓，提高了晶體管效率，對靜態(tài)功耗（線(xiàn)性）和動(dòng)態(tài)功耗（二次方）都有積極作用?？晒澥「哌_50%的功耗。性能也更高——在0.7V上，性能（吞吐量）比平面工藝高37%。

FinFET復雜性帶來(lái)了制造困難

與平面工藝相比，FinFET的復雜性一般會(huì )導致更加昂貴的制造工藝，至少初期是這樣。隨著(zhù)代工廠(chǎng)經(jīng)驗不斷豐富和對工藝過(guò)程的控制越來(lái)越嫻熟，這些成本可能會(huì )下降，但就目前而言，放棄平面工藝的話(huà)會(huì )增加成本。

FinFET還存在熱挑戰。由于鰭片直立，晶片的基體（襯底）起不到散熱片的作用，這可能導致性能下降和老化。熱挑戰還會(huì )影響修復，因為在某些情況下，存儲器不僅需要在生產(chǎn)測試中修復，以后還需要在現場(chǎng)修復。

在使該工藝投產(chǎn)、擴大到量產(chǎn)等情況下，代工廠(chǎng)必須考慮這些挑戰。一般來(lái)說(shuō)，代工廠(chǎng)還要負責存儲器位單元，需要對其做全面分析（通過(guò)模擬）和鑒定（通過(guò)運行晶圓）。IP提供商，無(wú)論是存儲器、標準單元還是接口提供商，也要在構建自己的布局的同時(shí)考慮這些問(wèn)題。

SoC設計人員受到的影響不大，至少對于數字設計流程來(lái)說(shuō)是這樣。一般來(lái)說(shuō)，設計人員見(jiàn)到鰭片的次數絕不會(huì )比他們以往見(jiàn)到晶體管的次數更多，除非他們想在其布局與布線(xiàn)工具所使用的，采用金屬結構進(jìn)行連接的標準單元內部一探究竟。

STAR存儲器系統

Synopsys生態(tài)系統（圖3）包括創(chuàng )建布局、完成提取、模擬等需要的所有工具。Synopsys內部各IP小組能夠充分利用完整的Synopsys工具套件來(lái)設計、驗證并測試Synopsys IP，包括存儲器在內。

　　圖3：Synopsys工具套件

Synopsys已經(jīng)從最底層起搭建了自己的專(zhuān)門(mén)知識。他們與所有不同的FinFET廠(chǎng)家均構建了多個(gè)測試芯片：三星、TSMC、英特爾、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月，Synopsys運行過(guò)的FinFET測試芯片有50個(gè)以上。這些芯片均使用了被稱(chēng)之為DesignWare？STAR存儲器系統？的Synopsys測試和修復解決方案，其中STAR表示自測試與修復。

自測試和修復曾經(jīng)在很多代工藝制程上使用過(guò)，不只是FinFET。通過(guò)不斷投入，Synopsys改善了STAR存儲器系統。圖