Теги → техпроцесс
Быстрый переход

Samsung планирует начать массовое производство по 3-нм техпроцессу в 2021 году

Компания Samsung объявила о том, что она планирует начать массовое производство полупроводниковой продукции по трёхнанометровому технологическому процессу GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistors) уже в 2021 году.

Samsung и другие производители ведут разработку технологии GAAFET с начала 2000-х годов. Данная технология должна прийти на смену актуальной FinFET (Fin Field-Effect Transistor) и позволит преодолеть имеющиеся у последней ограничения в производительности и масштабируемости.

Архитектура транзисторов GAAFET предполагает, что круглый нанопроводниковый канал, расположенный вертикально или горизонтально, будет со всех сторон окружён затвором. В свою очередь у транзисторов FinFET затвор окружает канал не полностью, а только с трёх сторон. Подход GAAFET снижает потери напряжения, увеличивая эффективность работы транзистора. А это позволяет снизить рабочее напряжение, а соответственно и энергопотребление.

Ещё в 2017 году компания Samsung заявляла о намерении начать производство продукции по 4-нм техпроцессу GAAFET уже в 2020 году. Тогда некоторые отраслевые аналитики, например, вице-президент Garner Сэмуэль Ванг (Samuel Wang), были настроены скептически и утверждали, что массовое производство с использованием GAAFET вряд ли начнётся раньше 2022 года. Однако теперь аналитики считают, что Samsung вполне может начать производство GAAFET-чипов раньше, чем ожидалось.

В конце также отметим, что Samsung сейчас лидирует в развитии 7-нм техпроцесса с литографией в глубоком ультрафиолете (EUV). Корейский производитель уже сейчас производит чипы по данной технологии, а к середине года планируется запуск массового производства. В свою очередь TSMC и Global Foundries ещё находятся на более ранних стадиях освоения EUV-литографии.

Испытания 5-нм техпроцесса TSMC начнутся уже в апреле 2019 года

Будучи ведущей полупроводниковой кузницей мира, TSMC предстоит проделать большую работу, если она надеется остаться на этой позиции. На рынке только начали появляться первые 7-нм чипы, но компании некогда почивать на лаврах, и она, как сообщает ресурс GizChina, уже вышла на продвинутые стадии разработки 5-нм норм. Отладка следующего техпроцесса 7-нм EUV, по сути, завершилась, а первая тестовая 5-нм печать кристаллов начнётся в апреле 2019 года.

Конечно, полупроводниковый процесс — это высокоточная технология, которая требует большой работы. Развитие новых норм зависит далеко не от одной TSMC: оно также опирается на поставки оборудования и технологий производственной цепочки. Например, литографический аппарат выпускается датской ASML. Вдобавок на новой производственной линии TSMC будет использоваться ​​установка 5-нм плазменного травления от Shenzhen Zhongwei Semiconductor, которая была разработана независимо и недавно прошла проверку TSMC.

Именно машина плазменного травления является ключевым устройством в производстве чипов. Точность обработки линий и отверстий составляет от нескольких тысячных до десятитысячных долей диаметра человеческого волоса. Требования к точности, разумеется, крайне высоки. Например, 16-нм чип имеет более 60 слоёв микроструктур и требует более 1000 технологических переходов.

В течение долгого времени передовые установки плазменного травления были монополизированы несколькими ведущими компаниями и, например, в Китае были недоступны. Появление продвинутой машины от Shenzhen Zhongwei Semiconductor в распоряжении TSMC, безусловно, не означает, что эта полупроводниковая кузница сможет заняться выпуском коммерческих 5-нм чипов в 2019 году. Отладка техпроцесса — дело далеко не быстрое, и даже ограниченные тиражи таких кристаллов не стоит ждать ранее 2020 года.

Intel и Samsung хорошо продвинулись в разработке встраиваемой MRAM

Магниторезистивная память MRAM активно разрабатывается с 90-х годов прошлого столетия. Она даже выпускается в некоторых коммерческих объёмах, но низкая плотность записи всё ещё не позволяет говорить о производстве твердотельных накопителей на MRAM. Максимум на что способны разработчики — это использовать MRAM в качестве энергонезависимого буфера в SSD или в виде безумно дорого накопителя для ведения журналов транзакций. Дело может поправить перевод производства MRAM на техпроцессы с меньшими технологическими нормами производства или использование MRAM в виде встраиваемой памяти в контроллерах и процессорах. В частности, этому может помочь распространение вещей с подключением у Интернету.

Intel встроила магнитный туннельный переход между двумя слоями металлизации, см. ряд по центру фото (IEDM 2018, Intel)

Intel встроила магнитный туннельный переход между двумя слоями металлизации, см. ряд по центру фото (IEDM 2018, Intel)

На конференции International Electron Devices Meeting (IEDM 2018) о прогрессе в деле производства встраиваемой MRAM, точнее — STT-MRAM, как более прогрессивной версии магниторезистивной памяти на основе переноса спинового момента электрона — сообщили сразу две компании. О прогрессе заявила компания Intel, а также Samsung. Скажем сразу, заявка Intel выглядит интереснее. Микропроцессорный гигант разработал первый в индустрии техпроцесс выпуска встраиваемой STT-MRAM с использованием вертикальных транзисторов FinFET с нормами 22 нм (22FFL). Что касается Samsung, то она научилась выпускать встраиваемую STT-MRAM на пластинах FD-SOI с использованием 28-нм техпроцесса.

Упрощённая структура магннитного туннельного перехода в версии Intel (IEDM 2018, Intel)

Упрощённая структура магнитного туннельного перехода в версии Intel (IEDM 2018, Intel)

Разработка Intel интересна также по той причине, что компания смогла сделать туннельный магнитный переход — фактически ячейку STT-MRAM — между вторым и четвёртым слоем металлических контактов, а не на кристалле, как это обычно заведено. Это даёт надежду на дальнейшее масштабирование и на увеличение плотности записи. В то же время пока компания Samsung создала ячейку STT-MRAM чуть меньшей площади, чем Intel. Площадь ячейки Samsung составляет 0,0364 мкм2, а Intel — 0,0486 мкм2. По словам представителя Samsung, новые технологии производства дают надежду на скорое появление коммерческих продуктов с STT-MRAM.

Строение обобщённой ячейки STT-MRAM

Строение обобщённой ячейки STT-MRAM

Добавим, каждая из компании сообщает об устойчивости к износу встраиваемой ST-MRAM в представленных техпроцессах на уровне 10 млн циклов перезаписи. Отдельно компания Intel говорит о способности ячеек удерживать данные без потерь в течение 10 лет при рабочей температуре 200 градусов по Цельсию. Для вещей с подключением в окружении с перепадами рабочих температур это хорошее качество, хотя для промышленного применения и для транспорта Samsung хотела бы представить более устойчивую к износу память MRAM.

TSMC построит на Тайване новый завод для «специализированных техпроцессов»

На днях TSMC провела такое ежегодное мероприятие, как форум поставщиков компании — материалов, оборудования, технологий и прочего. По результатам года среди представителей из свыше 700 компаний со всего мира были выбраны и премированы девять наилучших. Но сейчас речь не об этом, хотя масштабы зависимости контрактного производителя от поставщиков впечатляют безо всяких оговорок. На форуме генеральный директор TSMC Си Си Вэй (CC Wei) сделал интересное объявление. Так, на юге Тайваня вблизи города Тайнань компания будет строить новый завод для обработки кремниевых пластин. Необычное в данном случае то, что это будет завод по обработке 200-мм подложек, а не ставших массовыми 300-мм пластин.

Генеральный директор TSMC Си Си Вэй (фото Digitimes)

Генеральный директор TSMC Си Си Вэй (фото Digitimes)

Последней раз компания строила фабрику для обработки 200-мм подложек примерно 15 лет назад. Основная разница между 200-мм и 300-мм пластинами в том, что на пластинах большего диаметра получается в два раза больше чипов, чем на пластинах меньшего диаметра. В два раза! Это серьёзный фактор, влияющий на себестоимость микросхем. Почему TSMC пошла на этот шаг, пока остаётся только догадываться. Шеф компании утверждает, что это потребовалось для удовлетворения растущего спроса со стороны клиентов. Также нет ясности с техпроцессами, которые будут внедрены на новом предприятии. Коротко сообщается, что это будет специализированный техпроцесс, что бы это ни значило.

В то же время напомним, научный парк вблизи Тайнаня выбран местом строительства будущего завода TSMC для внедрения 3-нм техпроцесса. Предприятие должно быть построено к 2022 году с инвестициями в районе $20 млрд. Это огромные деньги, как и потребуются значительные ресурсы в виде воды и электроэнергии для обеспечения производственной деятельности предприятия. Поэтому может так статься, что компания решила изменить планы по вводу в строй 3-нм техпроцессов. Например, построив для этого менее масштабный завод с прицелом на обработку 200-мм пластин. Если это так, то это очередной звоночек полупроводниковой отрасли — на горизонте маячит замедление со всеми вытекающими неприятностями.

Intel считает, что с переходом на 7-нм техпроцесс проблем возникнуть не должно

Как известно, компания Intel столкнулась с серьёзными трудностями при переходе на 10-нм техпроцесс, из-за чего выход соответствующих процессоров не раз откладывался. Однако компания считает, что переход на ещё более «тонкий» 7-нм техпроцесс в будущем не вызовет столько осложнений и пройдёт в ранее намеченные сроки.

Выступая на конференции инвесторов Nasdaq в Лондоне, Мурти Рендучинтала (Murthy Renduchintala), директор Intel по разработкам, говорил о проблемах с освоением новых производственных норм. Он считает, что компания «явно недооценила проблему» перехода с 14 на 10 нм. Он также повторил прежние утверждения Intel о том, что к этому времени в следующем году уже будут выпущены 10-нм процессоры для настольных ПК, и что, несмотря на проблемы, «целевые показатели энергопотребления, производительности и плотности транзисторов остаются такими же, как раньше». То есть 10-нм техпроцесс Intel должен быть именно таким, как планировалось.

Учитывая все проблемы, сопровождающие переход на 10-нм техпроцесс, можно было предположить, что переходы на следующие более «тонкие» производственные нормы также будут проходить с осложнениями. Но представитель Intel заявил, что компания по-прежнему продвигается вперёд и 7-нм процессоры должны выйти именно тогда, когда это было запланировано. Правда, когда именно, пока что не уточняется.

Отмечается, что над 7-нм техпроцессами в Intel работает отдельная команда. Мурти Рендучинтала отметил: «Мы очень довольны прогрессом в освоении 7-нм техпроцесса, и я думаю, что мы извлекли много уроков из опыта, полученного при работе над 10-нм техпроцессом. Мы определили другую точку оптимизации между плотностью транзисторов, энергопотреблением и производительностью».

Как известно, при переходе от 14- к 10-нм производству Intel планировала добиться 2,7-кратного увеличения плотности размещения транзисторов, при этом используя традиционные методы литографии. Однако в случае с 7 нм компания планирует «умерить свои аппетиты» и ставит целью достичь «всего лишь» двукратного увеличения плотности транзисторов, при этом используя более современную технологию литографии в глубоком ультрафиолете (EUV).

В завершение отметим, что уже в начале следующего года AMD планирует выпустить свои первые 7-нм продукты, а уже в 2020 году перейти на улучшенный 7-нм техпроцесс (7nm+). Вероятность того, что Intel сможет в 2020 году запустить своё собственное 7-нм производство, крайне мала. К сожалению, мы пока что не знаем, когда именно Intel планирует перейти на следующий после 10-нм техпроцесс.

ASML подтвердила планы выпуска памяти DRAM с использованием сканеров EUV

На прошедшей неделе нидерландская компания ASML — крупнейший в мире производитель оборудования для литографической проекции при изготовлении полупроводников — провела встречу с инвесторами и пролила свет на свои производственные планы, а также оценила перспективы отрасли. С точки зрения ASML, чьи сканеры в среднем покупают в 84 случаях из 100, рынок прикладной электроники демонстрирует и будет демонстрировать завидное здоровье. В частности, чипы будут востребованы для области связи 5G, ИИ, автономного вождения и больших данных.

Первый коммерческий сканер ASML для EUV-литографии (NXE:3300B)

Первый коммерческий сканер ASML для EUV-литографии (NXE:3300B)

Потребность в полупроводниках для представленных областей и другого транслируется в спрос на продукцию заводов по обработке кремниевых пластин во всех уголках мира. Особенный интерес возникает к самым передовым техпроцессам, что отрасли обычно было не свойственно. Поэтому также складывающаяся обстановка будет благоприятствовать переходу от DUV-сканеров (193-нм) на EUV-сканеры (13,5-нм). Новейшие техпроцессы снова поддержат закон Мура и обеспечат снижение масштабов технологических норм как с точки зрения удешевления производства, так и с позиций роста производительности решений.

Более того, в компании официально подтвердили, что сканеры EUV в ближайшем будущем будут применяться не только для изготовления 7-нм логики (процессоров и другого), но также для производства памяти типа DRAM. Сканеры для выпуска DRAM уже поставлены клиентам и проходят квалификационную проверку. С использованием EUV-проекции будет начат выпуск микросхем памяти с нормами 16 нм. Они помогут удешевить производство DRAM. В частности, за счёт уменьшения числа проходов при проекции. Если вы внимательно следили за новостями на нашем сайте, то вам нетрудно будет вспомнить, что 16-нм DRAM с использованием сканеров EUV будет выпускать Samsung.

Cканер ASML для EUV-литографии с оголённой оптической системой зеркал (NXE:3300B)

Сканер ASML для EUV-литографии с оголённой оптической системой зеркал (NXE:3300B)

Новым сканером для EUV станет установка NXE:3400C с производительностью 170 пластин в час при 90 % нагрузке. Актуальные модели сканеров NXE:3400B способны в тех же условиях за час обрабатывать до 150 пластин. Тем самым за сутки набегает почти полтысячи обработанных пластин, что станет хорошим аргументов в пользу перехода на сканеры EUV. Параллельно ASML обещает увеличить разрешение сканеров EUV с помощью выпуска оптики не только с числовой апертурой 0,33 NA, но также с NA 0,55, что произойдёт в следующую декаду. Новое оборудование должно быть встречено в отрасли с интересом, поскольку бизнес по выпуску полупроводников (логики, DRAM и NAND), как уверены в ASML, ждёт хороший рост как минимум до 2025 года со среднегодовым показателем роста 15–20 %.

GlobalFoundries в Китае вместо 130-нм техпроцесса внедрит 22-нм техпроцесс

Компания GlobalFoundries, как уже всем известно, вышла из гонки за передовыми процессорами. Техпроцессы с нормами менее 12-нм она не будет разрабатывать, а сфокусируется на совершенствовании существующих техпроцессов, включая производство полупроводников на пластинах FD-SOI (из полностью обеднённого кремния на изоляторе). Очевидно, что смена приоритетов должна коснуться ряда уже начатых проектов компании, например, это относится к вооружению строящегося в Китае завода.

Согласно первоначальным планам GlobalFoundries, которые она утвердила и проводит в жизнь совместно с властями города Чэнду (Chengdu), предприятие должно было войти в строй в первой половине 2019 года и начать выпускать чипы с использованием техпроцессов 180/130-нм. Поскольку остановка внедрения 7-нм техпроцесса высвободила заметную часть денег на капитальное строительство, в GlobalFoundries приняли решение пропустить фазу внедрения на заводе в Китае 180/130-нм техпроцессов и сразу внедрять техпроцесс с нормами 22 нм, точнее 22FDX на пластинах FD-SOI.

По этому поводу в четверг GlobalFoundries подписала с властями Чэнду поправку к ранее заключённому договору. Финансовая сторона вопроса не разглашается. Как надеются в GlobalFoundries, вокруг будущего предприятия в Чэнду возникнет мощная инфраструктура для поддержки разработки и производства полупроводников на пластинах FD-SOI. В частности, в GlobalFoundries ожидают увеличения числа партнёров по созданию IP-блоков для техпроцесса 22FDX и соответствующих инструментов проектирования (EDA).

Производственный комплекс GlobalFoundries Fab 8 в США деньги на модернизацию которого отправят в Китай (Фото FinanceFeeds.net)

Производственный комплекс GlobalFoundries Fab 8 в США, у которого заберут деньги на модернизацию и отправят в Китай (Фото FinanceFeeds.net)

Использование подложек с изолятором на полностью обеднённом кремнии заметно снижает токи утечек и позволяет повысить рабочие частоты транзисторов, чего в одинаковой степени невозможно добиться на пластинах из монолитного кремния. Данное качество пригодится для носимой электроники, Интернета вещей, устройств 5G и для массы других сфер применения.

Заводской комплекс GlobalFoundries в Дрездене, где китайцы обучаются проектированию с использованием техпроцесса 22FDX (бывший завод AMD)

Заводской комплекс GlobalFoundries в Дрездене, где китайцы обучаются проектированию с использованием техпроцесса 22FDX (бывший завод AMD)

Как заявляют в GlobalFoundries, у неё уже есть свыше 50 клиентов на техпроцесс 22FDX с потенциальной рыночной стоимостью до $2 млрд. Интересно, что семь клиентов, которые плотно изучают возможности техпроцесса 22FDX на фабрике компании в Дрездене (Германия) — это компании из Китая, которые ждут не дождутся, когда этот же техпроцесс будет доступен у них на родине. Куда только смотрит администрация Трампа?

Imec и ASML вместе сделают сканеры EUV намного лучше

Бельгийский исследовательский центр Imec и нидерландская компания ASML выпустили пресс-релиз, в котором сообщили о ряде совместных действий по улучшению сканеров диапазона EUV. Это не первое сотрудничество Imec и ASML. По тем или иным проектам центр и компания работают вместе около трёх десятилетий. Более того, в 2014 году они создали совместный исследовательский центр Advanced Patterning Center для оптимизации литографических технологий для развитых техпроцессов КМОП и для подготовки инфраструктуры для поддержки новейших технологий выпуска полупроводников.

Пример сканера компании ASML (ASML)

Пример сканера компании ASML (ASML)

Сканеры EUV с использованием длины волны 13,5 нм только-только начали свой путь в коммерческом производстве чипов. Это произошло благодаря компании Samsung. С помощью штатного сканера ASML NXE:3400B Samsung в сутки обрабатывает до 1500 300-мм кремниевых подложек. И хотя для начала коммерческого использования сканеров этого достаточно, Samsung использует только половину из пропускной способности сканеров данной серии. Очевидно, что при интенсивном использовании технологии использования сканеров EUV требуют доработки. Центр Imec и компания ASML вновь объединяют усилия, чтобы сделать сканеры EUV ещё лучше.

Здание imec с новой «чистой комнатой» (imec )

Здание imec с новой «чистой комнатой» (imec )

Дальнейшая совместная деятельность Imec и ASML будет двигаться в одном направлении, но разными путями. Во-первых, Imec в недавно построенной «чистой» комнате установит сканер ASML NXE:3400B и сканер NXT:2000i для иммерсионной (с погружением в жидкость) литографии. Сканер NXE:3400B будет установлен до конца года, а NXT:2000i — в 2019 году. Во-вторых, Imec и ASML создадут совместную лабораторию high-NA EUV research lab для разработки оборудования и техпроцессов производства чипов с помощью сканеров с оптическими системами с высоким значением числовой апертуры (NA). Для этого лаборатория получит сканер EXE:5000 с NA 0,55, что намного больше NA сканера NXE:3400B, которая равна 0,33.

Перспективы освоения новых технологических норм с помощью сканеров ASML (ASML)

Перспективы освоения новых технологических норм с помощью сканеров ASML (ASML)

Сканер NXE:3400B с числовой апертурой 0,33 может за один проход «нарисовать» 7-нм и даже 5-нм элемент. Чтобы создать на кремнии элемент размерами 3 нм и меньше необходимо увеличить значение NA и, тем самым, ещё ближе придвинуть оптику к пластине, что само по себе затруднит работу сканера. Сканеры с NA свыше 0,5 компания ASML планирует выпустить после 2020 года, но не позже 2025 года. Похоже, следование этим планам будет зависеть от успехов совместных лабораторий Imec и ASML.

Также центр Imec возьмёт на вооружение инструменты ASML YieldStar для оптической оценки дефектов и систему ASML-HMI Multi-electron beam для оценки дефектов в наноструктурах. С помощью нового оборудования Imec и ASML намерены всесторонне совершенствовать техпроцессы с использованием сканеров EUV.

Intel планирует перестройку производственного подразделения

Опытную пластину с 10-нм чипами компания Intel показала ещё на осенней сессии Intel Developer Forum в 2014 году. Однако к массовому производству 10-нм процессоров компания не смогла приступить ни в 2015, ни в 2016, ни даже в текущем 2018 году. Представители Intel обещают начать массовый выпуск 10-нм решений в наступающем 2019 году, однако некоторые утечки о планах компании намекают, что этого тоже может не произойти, а 2020 год рассматривается в качестве наиболее верного сценария для появления настоящего вала 10-нм процессоров компании.

Сохейл Ахмед (Sohail Ahmed)

Сохейл Ахмед (Sohail Ahmed)

Согласно устоявшейся традиции, на неудачи с реализацией тех или иных проектов необходимо реагировать либо заменой руководства, либо реорганизацией структур. Как сообщает сайт OregonLive, Intel намерена реализовать сразу оба подхода: сменить главу производственного подразделения компании и перестроить само подразделение Technology and Manufacturing Group (TMG).

Анна Б. Келлехер

Анна Б. Келлехер

По данным источника, действующий глава подразделения TMG Сохейл Ахмед (Sohail Ahmed) разослал своим подчинённым письма с выражением благодарности за совместно проведённые годы в компании. Он покинет пост руководителя TMG в следующем месяце, а на его место будет назначена Анна Б. Келлехер (Ann B. Kelleher). Точнее, г-жа Келлехер будет единственным руководителем производственного подразделения. В помощь г-ну Ахмеду она была назначена в феврале текущего года. Кроме этого она отвечала за гарантию качества продукции, корпоративные услуги, выполнение заказов клиентов и руководила цепочками поставок, а также занималась стратегическим планированием всех общемировых производственных операций компании.

Майк Мейберри (Mike Mayberry)

Майк Мейберри (Mike Mayberry)

Отметим, Сохейл Ахмед был назначен руководить производством Intel в 2016 году, когда проблемы с 10-нм производством компании были уже очевидны. Ветеран с 30-летним стажем работы в Intel должен был переломить ситуацию в пользу компании, но по ряду причин сделать это в полной мере не удалось. Г-жа Анна Б. Келлехер пришла на работу в Intel в 1996 году как инженер-технолог. Она занималась внедрением техпроцессов для обработки кремниевых пластин и, возможно, лучше предшественника понимает суть проблем.

Мурти Рендучинтала (Murthy Renduchintala)

Мурти Рендучинтала (Murthy Renduchintala)

Для снятия нагрузки с Келлехер по курированию поставок от TMG будет отрезана часть подразделения, во главе которого станет Рандир Такур (Randhir Thakur). Третью часть, которая займётся исключительно разработками, будет возглавлять действующий главный технолог компании Майк Мейберри (Mike Mayberry). Итого вместо одного производственного подразделения Technology and Manufacturing Group возникнут три единицы: Manufacturing and Operations, Supply Chain и Technology Development. Все три лидера будут напрямую подчиняться Мурти Рендучинтале (Murthy Renduchintala), ранее трудившемуся в Qualcomm. Следует добавить, что официального подтверждения дроблению подразделения TMG на три части пока нет.

GlobalFoundries объяснила, почему не будет внедрять 7-нм техпроцесс

На днях компания GlobalFoundries провела персональную технологическую конференцию GTC 2018. На мероприятии руководство компании вновь методично с графиками в руках пояснило, почему GlobalFoundries отказалась от гонки за передовыми техпроцессами. В августе, как мы сообщали, GlobalFoundries сообщила о приостановке разработки техпроцессов с нормами 7 нм и меньшими.

Безоблачно прошлое: Подложка, обработанная с использованием экспериментального техпроцесса 5 нм IBM Research Alliance

Безоблачно прошлое: подложка, обработанная с использованием экспериментального техпроцесса 5 нм IBM Research Alliance

Основная проблема заключается в экономическом обосновании дальнейшего снижения технологических норм. Точнее, тонкие техпроцессы заключаются в сравнительно небольшую нишу, работа в которой даёт экономический эффект только в определённом сочетании условий. Для GlobalFoundries эти условия не сложились. Поэтому компания сделала разумную ставку на возвращение ранее вложенных в заводы инвестиций.

GlobalFoundries

GlobalFoundries

Из диаграммы выше следует, что в следующие пять лет производство с техпроцессами с нормами менее 12 нм разовьётся в относительно небольших пределах, тогда как рынок производства с техпроцессами от 12 нм и более крупными увеличится на $9 млрд. Это тот кусок пирога, на который теперь нацелена GlobalFoundries, и на эти деньги наверняка можно жить и даже процветать.

GlobalFoundries

GlobalFoundries

На своём опыте компания убедилась, что инвестиции в новейшие техпроцессы растут такими темпами, которые создают проблему для их возврата, а выигрыш в виде роста производительности чипов и в снижении их потребления очень и очень мал. Выше на графике GlobalFoundries показала, что инвестиции в разработку 12/14-нм техпроцессов в три раза больше, чем инвестиции в 22 FDX (FD-SOI) и 28-нм техпроцессы при скромном выигрыше в виде улучшенных характеристик транзисторов.

GlobalFoundries

GlobalFoundries

Чтобы разработчики не думали, что их лишили доступа к чему-то достаточно соблазнительному, компания представила выкладки аналитиков по ожидаемой стоимости проектирования чипов для техпроцессов с нормами менее 7 нм. Так, стоимость разработки 7-нм решения окажется почти вдвое затратнее разработки 10-нм чипов и будет стоить до $300 млн за одну оригинальную версию кристалла. А стоимость разработки 5-нм решения подскочит ещё почти в два раза — до $550 млн за чип. На это деньги есть у ограниченного числа бесфабричных компаний. Так стоило ли входить в клуб производителей 7-нм чипов? Для себя GlobalFoundries сделала однозначный вывод — не стоило. Хорошо, что смогли остановиться вовремя.

Intel планирует собирать процессоры из набора кристаллов с разным техпроцессом

Хотя в этом году TSMC (позже к ней присоединится компания Samsung) и запустила в производство 7-нм чипы, использовать самый передовой техпроцесс для всего и вся неразумно и невыгодно. Графические и центральные процессоры для производства требуют самого передового техпроцесса. Периферия в виде интерфейсов, памяти и разного рода ускорителей/сопроцессоров не обязаны следовать этому правилу. Для них будет достаточно 16-нм, 22-н и даже более старых техпроцессов. Но как всё это сочетать?

Начиная с GPU Fiji с лёгкой руки AMD в обиход вошли графические процессоры в упаковке 2.5D. Проблема тут только одна: достаточно дорогой и сложный в производстве кремниевый мост-подложка со сквозными TSVs соединениями предельно маленького диаметра, в десятки раз меньше, чем в случае обычных каналов вертикальной металлизации. Более доступную по стоимости альтернативу предлагает компания Intel. Это упаковка EMIB. Вместо большого по площади моста несколько кристаллов соединяются в единое гибридное решение с помощью серии небольших мостов с простым строением и без TSVs. И всё это заливается компаундом. Выходит проще и дешевле.

Intel

Intel

На конференции Hot Chips 2018 компания Intel второй год подряд заявляет о практической зрелости технологии EMIB. И это правда. С помощью данной упаковки Intel выпускает гибридный процессор с CPU Core, GPU Vega и памятью HBM. Но компания будет идти дальше и создавать ещё более компактные решения, которые будут сочетать, например, 10-нм CPU, 14-нм ускорители и 22-нм интерфейсы и контроллеры. Эта концепция зреет под именем «чиплеты» (chiplets). В компании AMD, кстати, тоже делают ставку на чиплеты. Правда, упаковкой для них будет заниматься либо GlobalFoundries, либо TSMC. Индустрия уверенно идёт в сторону многокристальных чипов. По-иному вряд ли удастся продлить действие закона Мура. Или, если абстрагироваться от этого фетиша Intel и индустрии, развитие чипостроения должно наращивать функциональность там, где остановился рост частот.

Для ускорения работы транзистора учёные встроили в него лазер

Учёные Университета Пердью в штате Индиана предложили улучшить структуру субмикронного полевого транзистора, встроив в него для этого полупроводниковый лазер. Ожидается, что такая гибридная структура обеспечит ошеломительный эффект в виде снижения потребления транзистора наноразмерного уровня и приведёт к повышению производительности за счёт увеличения скорости его переключения.

Структура обычного кремний-германиевого полевого транзистра (Purdue Office of Technology Commercialization)

Структура обычного кремний-германиевого полевого транзистора (Purdue Office of Technology Commercialization)

В качестве лазера предложено использовать квантово-каскадный лазер. Данный тип полупроводникового лазера работает на эффекте перехода электронов между слоями гетероструктуры полупроводника. Иначе говоря, транзистор является «естественной средой» для квантово-каскадного лазера. Кроме этого в транзистор встроена комплексная система переключающих механизмов, которая одновременно переключает транзистор из включенного состояния в выключенное и обратно. Увы, подробностями источник не располагает.

Лазер и «переключающие механизмы» призваны решить одну фундаментальную трудность для мельчающих транзисторов. Для снижения потребления и для повышения скорости переключения транзисторов по мере снижения масштаба норм технологических процессов необходимо снижать напряжение питания до пороговых значений и крайне желательно снизить сам порог переключения, который при обычных условиях уменьшить ниже строго определённого значения просто невозможно.

В схемотехнике полевых транзисторов за это отвечает величина или крутизна допорогового размаха (subthreshold swing). В свою очередь, чтобы допороговый размах был как можно меньше, а крутизна больше, необходимо повышать плотность тока открытия транзистора и понижать плотность тока его закрытия. Это крайне положительно скажется на уменьшении допорогового размаха напряжения, в чём главную роль обещает сыграть встроенный в структуру полевого транзистора лазер.

TSMC наблюдает рост заказов на выпуск ASIC для майнинга

Не первый и не последний обвал стоимости основных криптовалют, наблюдаемый на днях, не изменил настроения среди разработчиков и поставщиков заказных БИС (ASIC) и устройств для добычи криптовалюты. Как докладывает интернет-ресурс DigiTimes, компания TSMC и её партнёры по разработке решений наблюдают наращивание объёмов заявок на производство ASIC. Активны как основные китайские разработчики ASIC компании Bitmain, Canaan Creative и Ebang Communication, так и японский специалист в этом деле компания GMO, а также масса малоизвестных небольших китайских разработчиков.

Компании Bitmain, Canaan Creative и Ebang Communication вместе удерживают около 90 % рынка специализированных платформ для добычи биткоинов. Все они подготовили новые поколения ещё более производительных ASIC, выпуском которых в ближайшее время займётся TSMC. За счёт новинок каждая из этих компаний рассчитывает укрепить собственные рыночные позиции. При этом все они подали заявки на IPO на Гонконгской бирже ценных бумаг. Вырученные от размещения акций деньги будет направлены на разработку ещё более производительных решений.

Интересно отметить, что до недавнего времени китайские разработчики ASIC обслуживались на китайском заводе TSMC, на котором освоено производство 16-нм чипов. В настоящий момент все они получили приглашение в клуб привилегированных клиентов, как назвал это DigiTimes. Проще говоря, китайские разработчики получили возможность выпускать заказные БИС для добычи биткоинов на линиях с 7-нм техпроцессом. Очевидным образом это увеличит энергоэффективность решений и снизит себестоимость добычи криптовалюты.

Заказные БИС Avalon A9 на 7-нм техпроцессе получает компания Canaan Creative. Японская GMO вооружает 7-нм ASIC майнеры B2, которые выйду на международный рынок в октябре. Какие ASIC с использованием 7-нм техпроцесса выпускает компания Bitmain, источник не уточняет. Зато делится новостью, что компания Canaan Creative подготовила к поставкам первый в индустрии телевизор с возможностью добывать криптовалюту. Производительность ТВ-панели «Bitcoin Mining Television» с машиной AvalonMiner внутри составляет 2,8 TH/s с эффективностью 100 W/T.

TSMC подтвердила планы массового производства 3-нм чипов в 2022 году

По данным сайта EXPreview, руководство компании TSMC подтвердило планы начать массовое производство 3-нм полупроводниковой продукции в 2022 году. На сегодняшний день к выпуску 3-нм чипов ускоренными темпами идут только две компании: TSMC и Samsung. Причём Samsung может сделать это первой на один год раньше TSMC — в 2021 году. Компания Intel застряла на этапе снижения уровня брака при  производстве с технологическими нормами 10 нм, а GlobalFoundries внедряет первое поколение 7-нм техпроцесса и рассматривает вариант последующего перехода сразу на 3-нм техпроцесс (но она вряд ли сделает это раньше Samsung).

Итак, компания TSMC сообщила, что Национальное агентство Тайваня по контролю за окружающей средой (EIA) утвердило предварительные планы строительства завода в научном парке города Тайнань (Tainan Science Park). Это производство изначально нацелено на выпуск 3-нм продукции и расположено рядом с уже строящимся заводом Fab 18, который будет выпускать 5-нм полупроводники. Определена также сумма инвестиций в проект — порядка 600 млрд новых тайваньских долларов, что сегодня эквивалентно $19,4 млрд. В 5-нм завод, отметим, TSMC инвестирует $25 млрд.

В собственность TSMC земля под строительство завода для выпуска 3-нм чипов площадью 18 гектар перейдёт в 2020 году. Строительство предприятия должно начаться в том же году с началом установки промышленного оборудования в 2021 году. Тем самым 3-нм завод TSMC может успеть войти в строй до конца 2022 года. Во всяком случае, в 2023 году он уже будет выпускать массовую продукцию.

UMC получает доступ к технологиям производства встраиваемой памяти MRAM

Третий в мире по величине контрактный производитель полупроводников тайваньская компания United Microelectronics Corporation (UMC) сообщил о заключении технологического партнёрства с американским разработчиком энергонезависимой памяти STT-MRAM (Spin Transfer Torque Magnetic RAM) компанией Avalanche Technology. Согласно договору, UMC сможет выпускать для заказчиков контроллеры и SoC с памятью MRAM на основе доступных по стоимости пакетов лицензирования Avalanche. За основу для запуска производства встраиваемой MRAM взят 28-нм техпроцесс UMC, на который компания делает серьёзнейшую ставку.

Полупроводниковый завод компании UMC (UMC)

Полупроводниковый завод компании UMC (UMC)

Память MRAM, как известно, обладает меньшими задержками и лучшей скоростью доступа, чем память NAND. При этом MRAM является энергонезависимой памятью, хотя несколько уступает DRAM и SRAM по скорости доступа. В качестве памяти встраиваемой в микроконтроллеры и SoC, память MRAM повысит надёжность и устойчивость работы обычной бытовой и носимой электроники, электроники для вещей с подключением к Интернету, а также промышленных и автомобильных схемотехнических решений.

Информация в ячейке MRAM хранится в виде намагниченности слоёв

Информация в ячейке MRAM хранится в виде намагниченности слоёв

Партнёры не намерены бесконечно оставаться на 28-нм техпроцессе, и рассчитывают со временем перевести производство встроенных блоков MRAM на техпроцессы с меньшими нормами производства. Несколько слов о компании Avalanche Technology. Компания основана в 2006 году Петром Эстахри (Petro Estakhri). Петро Эстахри стал учредителем и гендиректором Avalanche. До этого он основал в 1996 году и работал главным технологом в компании Lexar Media, пока её в 2006 году не купила компания Micron. До Lexar Петро разрабатывал контроллеры флеш-памяти для компании Cirrus Logic. Можно ожидать, что UMC заключила договор с правильным разработчиком.

Доступ компании UMC к лицензионным технологиям производства MRAM особенно интересен по одной важной причине. Аналогичным образом UMC получила доступ к технологиям производства встраиваемой памяти DRAM и памяти вообще. На данном этапе это сыграло ключевую роль в передаче технологий производства DRAM китайцам, с чем, например, в корне не согласна компания Micron. Поэтому аналогичным образом технология производства MRAM тоже может перейти в руки китайских производителей. Кстати, как и интересная технология производства памяти NRAM на углеродных нанотрубках, которую UMC может получить вместе с покупкой завода Fujitsu.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥