7nm w platformie ARM Artisan physical IP

Firma Xilinx znajduje się pośród firm, które w ostatnich latach przyczyniły się do rozwoju tego trendu, tworząc nowe rozwiązania i produkty w procesach technologicznych 28nm, 20nm i 16nm. Każda z tych technologii generuje oprócz dużych kosztów, równie duże ryzyko, związane z niepowodzeniem wprowadzenia najśmielszych pomysłów inżynierskich. W celu wyeliminowania tych zagrożeń oraz przyspieszenia wdrożenia nowych rozwiązań, firmy ARM i Xilinx nawiązały silną współpracę. Rozwija się ona już przez cztery kolejne generacje technologii. Długoletnie partnerstwo doprowadziło do powstania rozwiązań typu Physical IP, które służą zaspokojeniu potrzeb aplikacji na duże wydajności oraz moce, a także dla zminimalizowania kosztów. W efekcie powstała platforma ARM Artisan physical, wykorzystująca proces technologiczny 7nm FinFET (7FF) tajwańskiej firmy TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Opracowana przez TSMC litografia 7nm będzie oferować ponad trzykrotnie większą gęstość bramek, wzrost wydajności o 35-40% i zmniejszenie zużycia energii o ponad 65%, w porównaniu do powszechnie wykorzystywanej technologii 16nm FinFET. ARM Artisan IP opiera się na sukcesie poprzedniej generacji technologii FinFET. Rozwiązanie Physical IP stanowi główną strukturę do budowy SoC, tworząc połączenie pomiędzy podstawową technologią wytwarzania półprzewodników a projektowaniem własnego SoC. Motorem do stworzenia platformy było umożliwienie wykorzystania wszystkich zalet technologii 7nm, przy jednoczesnym zmniejszeniu problemów, które niesie ze sobą ta technologia dla projektantów SoC. Platforma Artisan ARM nie tylko koncentruje się na procesach Front End of Line (FEOL), aby zapewnić jak najlepsze osiągi, ale także zwraca szczególną uwagę na procesy Back End of Line (BEOL). FEOL jest to pierwsza faza produkcji półprzewodnika, w której powstają struktury. W fazie BEOL tworzone są poszczególne warstwy metaliczne, łączące powstałe struktury. Połączenia te są specjalnie zaprojektowane i ściśle określone. W efekcie powstaje rdzeń, który po licznych testach zamykany jest w zewnętrznej obudowie tworząc gotowy układ. W technologii 7nm, może istnieć różnica pomiędzy dobrym SoC a doskonałym SoC, ponieważ w odróżnieniu od poprzednich procesów technologicznych, to właśnie BEOL wpływa bezpośrednio na jakość powstałych układów, a nie procesy FEOL. Unikalne cechy technologii 7FF oznaczały, że konieczne było powstanie nowej metodologii tworzenia pamięci. Zestawiono ze sobą pamięci tworząc strukturę opartą o komórki (Cell-Based Layout). Nowa architektura spowodowała powstanie bardziej spójnych struktur w budowie pamięci, dzięki czemu zminimalizowano różnice pomiędzy nimi. To z kolei zawęziło tolerancję projektową oraz wpłynęło na poprawę wydajności, mocy i pojemności pamięci stosowanych w SoC. © ARM Metalizacja w technologii 7nm FinFET staje się wyzwaniem ale ich trasowanie jest już koniecznością. Stosuje się je do zmniejszenia obciążenia połączeń. Trasowanie nie rozwiązuje jednak wszystkich problemów, dlatego też należy zwrócić szczególną uwagę na spadki napięcia i elektromigrację. Ponieważ zasady projektowania procesów są coraz ostrzejsze, począwszy od litografii 16/14nm FinFET aż do 7nm FinFET, to elektryczne właściwości pasożytnicze sprawiły, że projektowanie sieci zasilających jest bardziej wymagające i złożone. Dobry projekt może pomóc uzyskać znacznie lepszą wydajność, zaoszczędzić zużywaną energię, przy jednoczesnej redukcji obszaru struktury SoC. ARM Artisan Power Grid Architect (PGA) ułatwia tworzenie sieci zasilających, dzięki wbudowanym bibliotekom logicznym. W rezultacie, średnio zaawansowany projektant SoC może w ciągu kilku godzin stworzyć sieć zasilającą, która spełnia określone wymagania, w porównaniu do kilku dni przy standardowych systemach projektowania. ARM i Xilinx pracują ze sobą przez wiele lat, za każdym razem wprowadzając innowacyjne rozwiązania, w każdą nowo powstałą technologię. Takim też przykładem jest powstała platforma ARM physical IP. Firma ARM chce jednak dalej inwestować w zaawansowane platformy technologiczne, w celu dostarczenia swoim odbiorcom rozwiązań projektowych światowej klasy. Rozwijanie przez ARM platformy IP równolegle z procesem technologicznym, pomaga uzyskać przewagę w tworzeniu SoC oraz jednocześnie zmniejszyć ryzyko technologiczne. Platforma Phisical IP jest obecnie dostępna na zasadach licencji.