22nm FD-SOI chez GlobalFoundries

GlobalFoundries vient d'annoncer via un communiqué de presse la disponibilité d'une nouvelle gamme de process de fabrication, les 22FDX. Il s'agit de process FD-SOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) qui se distinguent pour rappel par le substrat utilisé pour fabriquer les puces. Un substrat qui comme son nom l'indique rajoute une couche isolante au milieu du wafer pour réduire les parasitages et les fuites de courant.

GlobalFoundries avait déjà proposé un process FD-SOI en 28nm à ses clients, mais uniquement via un partenariat externalisé vers STMicroElectronics. Cette fois ci, il s'agit bien de process qui seront proposés en interne par GlobalFoundries. La société indique transformer sa Fab 1 de Dresde en Allemagne, qui produisait jusqu'ici du 28nm.

Techniquement il semblerait que GlobalFoundries conserve les interconnexions de ses process 28nm, même si nous n'en avons pas encore la confirmation. Le constructeur met surtout en avant le body bias qui modifie la tension des blocs logiques pour au choix minimiser les fuites (reverse body bias) ou maximiser les performances (forward body bias). Les designers de puces pourront utiliser les deux au choix, les blocs qui ont besoin d'être actifs en permanence profiteront du premier tandis que les blocs plus critiques sur les performances profiteront du second.

Extrait d'une présentation vidéo de GlobalFoundries  expliquant l'intérêt des body bias mélangés à l'utilisation d'une tension variable (DVFS)

Quatre process seront disponibles, le 22FD-ulp sera avant tout destiné aux smartphones d'entrée de gamme ou il peut permettre d'obtenir des gains consommation de 70%, et même 90% sur certains usages pour les objets connectés qui ont besoin d'une tension plus basse par rapport au 28nm. Une version 22FD-uhp « haute performance » est proposée également, elle utilise le forward body bias et monte la tension d'utilisation jusqu'à 0.95V. Des versions dédiées spécifiquement aux objets connectés (22FD-uld) et aux puces radio (22FD-rfa) sont également présentes au catalogue du constructeur.

Côté cout, si les substrats FD-SOI sont plus onéreux, globalement le cout final par puce reste très bas selon GlobalFoundries qui estime qu'ils seront identiques à ceux de son process 28SLP (le plus simple), et inférieur au FinFET d'environ 20%. Une partie des économies se réalise sur les masques annoncés comme moitié moins cher (en partie parce que moins nombreux), et surtout parce qu'il nécessite moitié moins de couches de lithographie que les process FinFET.


Exemple de gains sur un SoC pour une montre connecté par rapport à des process anciens/peu adaptés puisque GlobalFoundries compare au 40nm. A titre indicatif, le SoC de l'Apple Watch est en 28nm, vraisemblablement gravé par Samsung

Si ces nouveaux process sont globalement assez intéressants, ils semblent selon toute vraisemblance dédiés à des usages basse consommation, largement en dessous des besoins du monde du PC. GlobalFoundries met surtout en avant les objets connectés et autres wearables (, ainsi que les smartphones plutôt entrée de gamme mais aussi des utilisations embarqués (les « box » TV et autres utilisations embarqués, par exemple dans des véhicules).


Pour les applications nécessitant plus de performances, le constructeur renvoi vers ses futurs process 14nm (issus d'un partenariat avec Samsung, pour rappel). Il s'agit tout de même d'une bonne nouvelle pour les sociétés derrière le SOI, jusqu'ici principalement STMicroElectronics et Soitec, qui s'étaient retrouvés esseulés par le retrait d'IBM (racheté rappelons le par GlobalFoundries). GlobalFoundries indique espérer pouvoir scaler la technologie jusqu'au 10nm, sans pour autant préciser à quelle échéance.