Miljontals grindar och hundratal MHz. Det utlovar de tre asicleverantörerna LSI Logic, NEC och IBM som håller på att utveckla varsin kiselprocess med kanallängden 0,13 μm.

Men företagen har valt olika strategi: LSI håller fast vid aluminiumledare, medan NEC och IBM utnyttjar koppar.


Kretskonstruktörer som vill klämma in maximalt antal funktioner på en minimal kiselyta kan i år ta steget till 0,13 μm-teknik efter att asicföretag som LSI Logic, NEC och IBM på sistone presenterat sådana processer. Alla utlovar de grindantal som mäts i tiotals miljoner och klockhastigheter på hundratals MHz. Men asickonkurrenterna har valt olika strategier för att nå målen.

När LSI Logic i mitten av mars introducerade sin kommande process Gflx stod det klart att företaget står kvar vid sin tidigare ståndpunkt att aluminiumledare ännu håller måttet. Därmed går företaget emot många andra halvledartillverkare som ersätter aluminiumledarna med koppardito.

- Koppartekniken är fortfarande omogen och ger dåligt processutfall. Dessutom kräver 0,13 μm-processer inte koppar, säger Ronnie Vasishta på LSI Logic.

För att ändå få god prestanda använder företaget istället ett dielektrika med mycket lågt k-värde för de två översta metallagren, endast 2,8 vilket enligt Vasishta är det lägsta på marknaden. Detta dielektrika kan företaget även utnyttja när LSI bedömer att tiden är mogen för koppar, vilket sägs vara när kanallängden krympt till 0,10 μm.

Den nya Gflx-processen har en ritad kanallängd på 0,13 μm vilket ger en effektiv kanallängd på endast 0,10 μm. Därmed går företaget direkt från en 0,18 μm- process till en 0,13 μm-process, till skillnad från många andra halvledarföretag som först mellanlandar på 0,15 μm.

- Det är slöseri med tid och resurser att ta mellansteget på 0,15 μm, menar Vasishta.

Nåväl, Gflx har dubbelt så hög grindtäthet som företagets föregående 0,18 μm- process G12, och på ett kiselchips på 20 mm gånger 20 mm får man enligt LSI in smått fantastiska 78 miljoner användbara logikgrindar. Så många grindar kommer emellertid ingen att använda för logik; LSI räknar med att konstruktörerna typiskt kommer att använda 1 till 12 miljoner grindar för logik, resten blir minne.



Åtta moduler ger flexibilitet


Gflx uttalas G-flex, ett namn som ska föra tankarna till ordet flexibel - med hjälp av en flexibel struktur vill LSI klara kraven för olika typer av kommunikationsprodukter; höghastighetskrav för nätverksswitchar såväl som lågeffektskrav från trådlösa produkter. An- vändarna kan därför välja bland åtta olika moduler som kan blandas fritt i en krets. De åtta modulerna är transistorer för hög prestanda, lågeffektstransistorer, 1,5 V och 1,2 V- bibliotek, blandat analog-digitala block som klarar upp till 40 GHz, in- och utgångar anpassade för olika tillämpningar, mellan fyra och åtta metallager samt inbyggda block av SRAM och fältprogrammerbar logik, FPGA.

LSI räknar med att ha prototyper framme under det första kvartalet nästa år, och att kunna rampa upp volymen sommaren 2001. Redan nu har de första kunderna påbörjat nosa på den nya processen.

Japanska NEC hoppas hinna före med sin 0,13 μm-process CB-12 som lanserades i början av året.

Redan nu i april ska företaget börja ta emot order, de första prototypkretsarna ska se dagens ljus i juni och volymproduktionen startar i augusti i år om allt går enligt planerna. Processen har en ritad kanallängd på 0,13 μm och en effektiv kanallängd på 0,10 μm. Som mest ryms 32 miljoner grindar i en krets.



Effektsnålt såväl som snabbt


Precis som LSI siktar NEC på kommunikationsprodukter - effektsnåla bärbara produkter såväl som prestandakrävande nätverks- och grafik- produkter. För att klara de olika kraven har även NEC valt en modulär process, konstruktörerna kan fritt blanda fyra olika bibliotek för att få önskad balans mellan effektförbrukning och klockhastighet.

Mobiltelefontillverkare kan ex-empelvis använda lågeffektsbiblioteket L som ger låg effektförbrukning och klockfrekvenser på maxi- malt 100 MHz, medan biblioteket H som ger över 450 MHz kan användas för exempelvis snabba processorkärnor. Däremellan finns standardbiblioteket M som ger klockfrekvenser på mellan 100 och 250 MHz samt HM som klarar 250 till 450 MHz. NEC har liksom IBM dragit andra slutsatser än LSI när det gäller kopparledare. I NECs snabbaste bibliotek utnyttjas kopparledare.

Konkurrenten IBM införde koppar redan i asicprocessen SA-27 i 0,16 μm-teknik som finns tillgänglig nu. Uppföljaren SA-27E, en 0,15 μm-variant med effektiv kanallängd på 0,11 μm, väntas nå volymproduktion under andra halvåret i år. Den har sex kopparlager och lovar grindfördröjningar på endast 33 ps. Kretsarna rymmer upp till 24 miljoner grindar.

Företaget presenterade dessutom nyligen ett samarbete med Infineon och kiselfabriken UMC som går ut på att utveckla gemensam processteknik för kiselgeometrier på 0,13 till 0,10 μm. Dessa ska bygga på kopparledare, och i en och samma krets ska man kunna integrera logik, blandsignalsfunktioner och inbyggt DRAM. Trion tänker presentera detaljer om den första 0,13 μm-processen under andra halvan av detta år så att kunder kan komma i gång med sina konstruktioner.

Charlotta von Schultz