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，對靜態功耗（線性）和動態功耗（二次方）都有積極作用。可節省高達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復雜性帶來了制造困難

與平面工藝相比，FinFET的復雜性一般會導致更加昂貴的制造工藝，至少初期是這樣。隨著代工廠經驗不斷豐富和對工藝過程的控制越來越嫻熟，這些成本可能會下降，但就目前而言，放棄平面工藝的話會增加成本。

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。熱挑戰還會影響修復，因為在某些情況下，存儲器不僅需要在生產測試中修復，以后還需要在現場修復。

在使該工藝投產、擴大到量產等情況下，代工廠必須考慮這些挑戰。一般來說，代工廠還要負責存儲器位單元，需要對其做全面分析（通過模擬）和鑒定（通過運行晶圓）。IP提供商，無論是存儲器、標準單元還是接口提供商，也要在構建自己的布局的同時考慮這些問題。

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

STAR存儲器系統

Synopsys生態系統（圖3）包括創建布局、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已經從最底層起搭建了自己的專門知識。他們與所有不同的FinFET廠家均構建了多個測試芯片：三星、TSMC、英特爾、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月，Synopsys運行過的FinFET測試芯片有50個以上。這些芯片均使用了被稱之為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。

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