About / Advertise
Två metallager i 45 graders vinkel ger snabba halvledare
Låt ledningarna i de två översta metallagren gå i 45 respektive 135 graders vinkel. Då kan hastigheten öka 10 procent, strömförbrukningen minska 20 procent och dessutom kan man få ut 30 procent fler chips per kiselskiva. Det hävdar verktygstillverkaren Simplex och halvledarjätten Toshiba.
Låt ledningarna i de två översta metallagren gå i 45 respektive 135 graders vinkel. Då kan hastigheten öka 10 procent, strömförbrukningen minska 20 procent och dessutom kan man få ut 30 procent fler chips per kiselskiva. Det hävdar verktygstillverkaren Simplex och halvledarjätten Toshiba.
I dagens halvledare går alla ledare i alla metallager vinkelrätt gentemot varandra, vilket ger kretsarna så kallad Manhattanarkitektur. En förbindelse mellan två punkter kan därför i värsta fall bli roten ur 2 - alltså drygt 1,4 gånger - så lång som den raka vägen mellan punkterna.
Långa parallella ledare ger dessutom risk för överhörning, vilket kan undvikas om ledarna dras i 45 graders vinkel från varandra. Fördelarna med diagonala ledare är alltså tämligen uppenbara.
Hittills har dock detta enbart varit möjligt på små ytor i synnerligen specialiserade chips. Varken konstruktionsverktyg eller annan infrastruktur i halvledarbranschen har gett stöd för tekniken. Men med lanseringen av "the X Architecture" hoppas Simplex och Toshiba nu göra denna teknik mer allmänt tillgänglig.
Arkitekturen är utvecklad under tre år, och för att visa på möjligheterna har de två företagen tagit fram en riscprocessorkärna med tekniken. Toshiba räknar med att börja tillverka kretsar med X-arkitektur under nästa år, och att de flesta av företagets kretsar med fem metallager eller fler kommer att tillverkas med denna teknik inom några år.
Båda företagen bedömer att behovet är stort. En bidragande orsak är att vid geometrier under 0,18 µm är fördröjningar i ledarna av större betydelse än fördröjningarna i transistorerna.
Slipper koppar
Med två metallager i 45 graders vinkel blir halvledarna snabbare och strömsnålare.
- Med X-arkitekturen kan man exempelvis slippa att gå över till kopparledare, alternativt kan man fortsätta använda en 0,18 µm-process i stället för att gå över till 0,15 µm, säger Jan Willis, affärsutvecklingschef på Simplex.
Att man får ut 30 procent fler kretsar per kiselskiva beror delvis på att kretsarna kan göras mindre. Men lika viktigt är att antalet viahål minskas, i bästa fall med 30 procent. Tekniken med diagonala ledare gör att halvledarna får en layout som alltmer liknar mönsterkort, där ju diagonala ledare är det normala.
Det Simplex tagit fram är ett grafiskt verktyg för denna diagonala ledningsdragning (routing). Programmet tar utdata från syntesverktyget och gör en ny layout med diagonala ledare. Dessutom har man tagit fram särskilda algoritmer för optimering av klockledningar, spänningsmatning samt analys av fördröjningar.
Ska tekniken bli allmänt spridd krävs förstås en hel infrastruktur med leverantörer av allt från IP-block till analysverktyg, masker och testutrustning.
Simplex och Toshiba har därför startat en industrigrupp kallad X Initiative, där bland annat företag som Tensilica, Virtual Silicon, Numerical Technologies, Applied Materials och Du Pont Photomasks ingår.
Långa parallella ledare ger dessutom risk för överhörning, vilket kan undvikas om ledarna dras i 45 graders vinkel från varandra. Fördelarna med diagonala ledare är alltså tämligen uppenbara.
 |
| Chips som påminner om mönsterkort. |
Arkitekturen är utvecklad under tre år, och för att visa på möjligheterna har de två företagen tagit fram en riscprocessorkärna med tekniken. Toshiba räknar med att börja tillverka kretsar med X-arkitektur under nästa år, och att de flesta av företagets kretsar med fem metallager eller fler kommer att tillverkas med denna teknik inom några år.
Båda företagen bedömer att behovet är stort. En bidragande orsak är att vid geometrier under 0,18 µm är fördröjningar i ledarna av större betydelse än fördröjningarna i transistorerna.
Slipper koppar
Med två metallager i 45 graders vinkel blir halvledarna snabbare och strömsnålare.
- Med X-arkitekturen kan man exempelvis slippa att gå över till kopparledare, alternativt kan man fortsätta använda en 0,18 µm-process i stället för att gå över till 0,15 µm, säger Jan Willis, affärsutvecklingschef på Simplex.
Att man får ut 30 procent fler kretsar per kiselskiva beror delvis på att kretsarna kan göras mindre. Men lika viktigt är att antalet viahål minskas, i bästa fall med 30 procent. Tekniken med diagonala ledare gör att halvledarna får en layout som alltmer liknar mönsterkort, där ju diagonala ledare är det normala.
Det Simplex tagit fram är ett grafiskt verktyg för denna diagonala ledningsdragning (routing). Programmet tar utdata från syntesverktyget och gör en ny layout med diagonala ledare. Dessutom har man tagit fram särskilda algoritmer för optimering av klockledningar, spänningsmatning samt analys av fördröjningar.
Ska tekniken bli allmänt spridd krävs förstås en hel infrastruktur med leverantörer av allt från IP-block till analysverktyg, masker och testutrustning.
Simplex och Toshiba har därför startat en industrigrupp kallad X Initiative, där bland annat företag som Tensilica, Virtual Silicon, Numerical Technologies, Applied Materials och Du Pont Photomasks ingår.
Adam Edström
