Теги → техпроцесс
Быстрый переход

Для 2-нм техпроцесса TSMC построит новую фабрику, она заработает в 2024–2025 годах

Тайваньский комитет по экологической экспертизе одобрил строительство новой фабрики TSMC рядом с городом Баошань в китайской провинции Юньнань. На заводе, который призван стать одним из самых технологичных в мире, будут выпускать полупроводниковую продукцию на основе техпроцесса 2 нм (N2).

Источник изображений: TSMC

Источник изображений: TSMC

Первый завод компании TSMC, способный производить продукцию по нормам 2 нм, будет построен в Научном парке Синьчжу. По данным издания Nikkei, компания планирует начать выпуск первых партий продуктов на основе передового техпроцесса в начале 2022 года. Обычно для производителей, занимающихся выпуском полупроводников, требуется около года для того, чтобы построить завод, а затем около года для того, чтобы его оборудовать.

Согласно дорожной карте TSMC, компания адаптирует 2-нм техпроцесс для массового выпуска чипов либо в конце 2024-го, либо где-то в 2025 году. В перспективе компания может расширить производственные линии данной фабрики.

Фактическая производственная мощность фабрики неизвестна, однако TSMC обычно строит заводы, на которых выпускаются свыше 100 тыс. кремниевых пластин в месяц. С ростом спроса на 2-нм продукцию компания планирует построить ещё одну фабрику в другом месте.

N2 станет первым техпроцессом компании, использующим технологию GAA-транзисторов с применением нанолистов (каналов, полностью окружённых затвором), а также других инновационных решений производителя. TSMC не поделилась никакими деталями, касающимися данной технологии производства. Это может означать, что компания её ещё не доработала, либо пока находится в стадии оценки нескольких вариантов производства кремниевых узлов.   

Недавно TSMC начала строительство ещё одной новой фабрики в Аризоне. На ней будет выпускаться продукция по технологическим нормам 5 нм. Завод выйдет на серийное производство продукции в 2024 году, и станет первой фабрикой компании, расположенной за рубежом и использующей продвинутый техпроцесс. TSMC также рассматривает возможность строительства фабрик в Японии и Германии, благодаря которым получится удовлетворять спрос на полупроводники местных клиентов. Однако данные заводы рассматриваются в качестве предприятий по выпуску специализированной продукции.

Все фабрики, использующие продвинутые технологические процессы, TSMC до этого строила исключительно на Тайване. На заводах, расположенных в США и в материковом Китае, производитель выпускает продукты, основанные на более старых техпроцессах.

Intel объявила новый план: переименовать техпроцессы и перегнать TSMC за четыре года

На прошедшем сегодня мероприятии Intel Accelerated компания Intel объявила о масштабном переименовании разрабатываемых техпроцессов, а также представила форсированный план по возвращению себе лидерства в сфере полупроводникового производства. Среди прочего в плане фигурируют производственные нормы с размерностью узлов, которые впервые в отрасли заданы в ангстремах, а не нанометрах.

Сделанный на мероприятии Intel Accelerated анонс включает в себя три составляющих. Во-первых, Intel заявила об отказе от традиционного числового определения производственных норм в нанометрах. Во-вторых, компания объявила о скором завершении нанометровой эры и наметила переход к полупроводниковым технологиям уровня ангстремов. В-третьих, Intel обозначила сроки, в которые она вернёт себе производственное лидерство  — к 2025 году.

Наиболее значительный анонс касается перехода Intel на употребление новой номенклатуры собственных техпроцессов. Так, начиная с сегодняшнего дня, технология 10 нм Enhanced SuperFIN переименовывается в Intel 7, что фактически ставит третью итерацию 10-нм техпроцесса компании на одну ступень с 7-нм техпроцессом TSMC. Таким образом Intel хочет показать, что её 10-нм техпроцесс не уступает по параметрам той технологии, которая используется, например, для выпуска современных процессоров AMD Ryzen.

Переименование во многом сделано по маркетинговым причинам, но оно имеет под собой и технические основания. Традиционно то, что называется нормами техпроцесса, характеризовало длину затвора транзистора. Однако по мере усложнения полупроводниковых технологий, что зачастую было связано с изменением структуры самих транзисторов, производители стали оперировать понятием «эквивалентного разрешения затвора»  — величиной, которая не имеет связи ни с какой измеримой характеристикой. Именно поэтому Intel переходит к новой терминологии и заменяет абстрактные нанометры новой базовой характеристикой, которая будет напрямую связана с соотношением производительности и энергопотребления.

Производственные технологии Intel теперь будут получать названия Intel 7, Intel 4, Intel 3, и затем — Intel 20A. Как было сказано на мероприятии, каждый шаг будет происходить при улучшении ключевого параметра  — производительности на ватт. При этом каждый раз это всё равно будет сопряжено с геометрическим уменьшением норм, но компания перестанет указывать какое-либо количественное разрешение техпроцесса.

Технология Intel 10 нм SuperFIN, используемая в настоящее время для производства процессоров Tiger Lake, сохранит своё устоявшееся название. Но все последующие техпроцессы будут называться иначе:

  • Intel 7 (бывшая технология Intel 10 нм Enhanced SuperFIN)  — обеспечит увеличение производительности на ватт примерно на 10-15 % по сравнению с Intel 10nm SuperFin за счёт оптимизации структуры транзисторов FinFET. Технология будет применяться в производстве процессоров Alder Lake, которые выйдут в этом году, и серверных чипов Sapphire Rapids, которые начнут поставляться в первом квартале 2022 года.
  • Intel 4 (бывшая Intel 7 нм)  — обеспечит улучшение производительности на ватт примерно на 20 % наряду с дальнейшим увеличением плотности транзисторов и внедрением EUV-литографии. Intel 4 дебютирует во второй половине 2022 года и будет применяться в клиентских процессорах Meteor Lake и серверных процессорах Granite Rapids, которые выйдут в 2023 году.
  • Intel 3  — обеспечит прирост производительности на ватт примерно на 18 % по сравнению с Intel 4, используя дальнейшие оптимизации структуры FinFET и расширенное применение EUV-литографии. Готовность Intel 3 к массовому производству ожидается во второй половине 2023 года.
  • Intel 20A  — станет первым техпроцессом Intel с размерностью транзисторов в ангстремах. Запуск Intel 20A ожидается в 2024 году.
  • Intel 18A  — намечен на начало 2025 года. На этом этапе Intel собирается внедрить EUV-литографию с высокой числовой апертурой (High NA EUV), для чего компания сотрудничает с ASML.

Стоит отметить, что хотя в наименовании Intel 20A и Intel 18A сделана отсылка к ангстремам — десятым долям нанометров, в смысле размеров транзисторов это фактически не значит ничего конкретного. Важно другое: эти два техпроцесса будут значительно отличаться от предшествующих технологий тем, что в них начнут использоваться транзисторы RibbonFET с новой внутренней структурой — Gate All Around (GAA) — с каналами, полностью окружёнными затворами. Такие транзисторы обеспечивают более высокую скорость переключения при меньшей занимаемой площади благодаря структуре с несколькими наноканалами.

Помимо RibbonFET в техпроцессах Intel 20A и Intel 18A будет применена технология PowerVia  — подведение питания с обратной стороны кремниевого кристалла, что должно упростить трассировку сигналов за счёт избавления от необходимости маршрутизации цепей питания на фронтальной стороне кремниевого кристалла.

Попутно Intel раскрыла планы в части совершенствования технологий многоуровневой компоновки микросхем. Представленная в 2017 году технология 2,5D-монтажа EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), обеспечивающая соединение кристаллов в единое целое полупроводниковыми мостиками, найдёт новое применение в серверных процессорах Sapphire Rapids. Они будут собираться из нескольких кристаллов, но предложат уровень производительности, свойственный монолитным решениям. Технология же «многоэтажного» 3D-монтажа нескольких кристаллов Foveros станет ключевым элементом процессоров Meteor Lake.

После 2023 года обе компоновочные схемы будут совершенствоваться. В EMIB увеличится плотность контактов, что позволит реализовывать более сложные межчиповые соединения. Foveros же эволюционирует в Foveros Omni — технологию, которая позволит соединять кристаллы между собой сразу в нескольких слоях проводников. Параллельно обещана и другая технология, Foveros Direct, где межкристальные соединения будут осуществляться напрямую — на уровне «медь с медью», без промежуточных контактов с зазором не более 10 нм. Такая компоновка уменьшит сопротивления и увеличит производительность межчиповых соединений, а значит, фактически уничтожит грань между полупроводниковыми кристаллами в сплотке. Совместное применение Foveros Omni и Foveros Direct должно открыть путь к созданию практически монолитных кремниевых 3D-решений. Обе эти технологии должны стать доступны в 2023 году и смогут применяться с техпроцессом Intel 20A.

Представленный масштабный план обозначает желание Intel значительно интенсифицировать внедрение инноваций в области полупроводникового производства, догнать TSMC в 2024 году и вернуть себе лидерство в отрасли к 2025 году. «Мы уже работаем над 18А, но я не буду вдаваться в технические подробности, — сказал доктор Санджай Натараджан ( Sanjay Natarajan), старший вице-президент Intel и главный менеджер по разработке техпроцессов.  — Главное: мы считаем, что к 2025 году Intel займёт лидирующие позиции в области полупроводникового производства с технологией 18А». Очевидно, что во многом этот план полагается на внедрение High NA EUV-оборудования, способного обеспечивать лучшее разрешение литографии, чем сегодняшние EUV-сканеры. И Intel заявляет, что ей удастся получить от ASML необходимые агрегаты первой в отрасли.

Вскрытие самой передовой памяти Micron подтвердило, что равных ей нет — Samsung пока что отстаёт

В мае высокопоставленный представитель Samsung подтвердил, что вся выпускаемая компанией оперативная память класса 10 нм находится в «дальней» части 10-нм шкалы (ближе к 20 нм). Заявление было сделано на фоне опасения инвесторов о превосходстве DRAM-техпроцессов компании Micron. Поэтому Samsung пообещала начать выпуск «настоящей» 14-нм DRAM этой осенью, в чем должна догнать и даже перегнать американского конкурента. Но пока что подтвердилось, что Micron впереди.

Известная своими «вскрытиями» полупроводников компания TechInsights изучила новейший кристалл Z41C DRAM Micron, выпускаемый тайваньским производством компании. Эта память производится с использованием техпроцесса 1α (альфа) класса 10 нм. В Micron не раскрывают минимальные размеры элементов на кристалле, как и в Samsung, и в других компаниях. Согласно подсчётам TechInsights, битовая плотность чипа Z41C составляет 0,315 Гбит/мм2. Из этого сделан расчёт, который дал размер «half pitch» — половину шага между соседними токопроводящими дорожками, по которым сегодня определяют техпроцесс — равным 14,3 нм.

У компании Samsung самый передовой техпроцесс производства DRAM — это 1z nm. Этот техпроцесс позволяет выпускать память с плотностью 0,299 Гбит/мм2, что явно меньше, чем у Micron. Следовательно, минимальное расстояние между контактами на кристалле Samsung больше, чем у Micron. Собственно, Samsung это публично озвучила. Интересно то, что Micron на всех стадиях производства использует 193-нм сканеры, тогда как Samsung часть критически важных операций проводит с использованием 13,5-нм сканеров диапазона EUV.

Начать производство 14-нм DRAM компания Samsung обещает во второй половине этого года. Фактически она обойдёт Micron по технологическим нормам производства, но опережение на 0,3 нм выглядит очень и очень несерьёзно.

Через две недели Intel расскажет о ситуации на производстве

Компания Intel объявила о проведении мероприятия Intel Accelerated, которое будет посвящено инновациям в области производства и упаковки полупроводниковых изделий в рамках стратегии IDM 2.0. Начало события запланировано на 27 июля на 00:00 по московскому времени (26 июля 14:00 по местному времени).

Intel

Intel

В опубликованном анонсе Intel приглашает присоединиться к онлайн-трансляции мероприятия, которое проведут генеральный директор компании Пэт Гелсингер (Pat Gelsinger) и доктор Энн Келлезер (Dr. Ann Kelleher), старший вице-президент Intel и генеральный менеджер по развитию технологий. «Они подробно расскажут о планах Intel в отношении технологических процессов и упаковки», — говорится в анонсе.

Можно предположить, что речь пойдёт о передовых техпроцессах компании Intel, которые придут на смену актуальному 10-нм SuperFin и Enhanced SuperFin — фирменном 7-нм техпроцессе, который, по словам Intel, будет максимально инновационным и продвинутым, лучше чем у других. Заметим, что Intel в последнее время проявляет амбиции стать крупным контрактным производителем чипов и обещает, что её решения будут лучше, чем у конкурентов в лице TSMC и Samsung. Что касается упаковки чипов, то по всей видимости речь пойдёт о развитии передовой схемы 3D-компоновки кристаллов Faveros.

Посмотреть трансляцию можно будет на сайте Intel.

Японские исследователи улучшили ионную металлизацию — это откроет путь к чипам нового поколения

Современные технологии нанесения тонких плёнок на кремний при производстве чипов ограничены в выборе материалов. Например, в плёнках из металлов возникает физическое напряжение, которое невозможно убрать для тугоплавких металлов и которое ведёт к появлению дефектов. Исследователи из Японии смогли решить эту проблему и предложили технологию, которая позволит создавать металлические плёнки на кристаллах без ограничений.

Источник изображения: Tokyo Metropolitan University

Источник изображения: Tokyo Metropolitan University

Традиционно физическое напряжение в тонкоплёночных металлических покрытиях в чипах снималось с помощью отжига — нагрева кристалла до температур, когда металл ещё не плавился, но размягчался достаточно, чтобы напряжение ушло. Если эти участки напряжения оставить, то со временем это привело бы к возникновению трещин и расколов, что вывело бы чип из строя. Но этот способ не годится для тонкоплёночных покрытий из тугоплавких металлов, нагревать которые для снятия напряжения необходимо до температур несовместимых с жизнью многих элементов кристалла. Наконец, нагревать — это дорого и сложно, что сказывается на себестоимости микросхем.

Впрочем, для нанесения тонких плёнок из тугоплавких металлов есть свой способ без создания существенного напряжения в плёнках — это импульсное магнетронное осаждение методом распыления (HiPIMS). Но в этом деле есть тонкость. Для равномерного осаждения на кристалл ионов «испаряемого» с мишени металла одновременно с импульсом HiPIMS на подложку требуется подать синхронизированный импульс смещения. Тогда напряжение в плёнках получается очень и очень низким и не требует последующего отжига.

Учёные из Токийского Столичного Университета предложили технологию импульсного магнетронного осаждения методом распыления без обычной подачи импульса смещения на подложку. Детально изучив процессы осаждения учёные определили, что импульс смещения необходимо подавать с небольшой задержкой. В их случае задержка составила 60 мкс, но этого оказалось достаточно, чтобы создать тонкую вольфрамовую плёнку с беспрецедентно низким напряжением 0,03 ГПа, что обычно достигается только при отжиге.

Эффективный способ получения пленок без напряжений окажет значительное влияние на процессы металлизации и производство чипов следующего поколения. Эта технология может быть применена к другим металлам и обещает большие выгоды для электронной промышленности.

Samsung выпустила первый тестовый чип на базе 3-нм техпроцесса

Компания Samsung выпустила первый пробный чип на основе 3-нм технологии производства со структурой транзисторов GAA (с окружающим затвором), пишет Tom's Hardware. Указывается, что для разработки чипа Samsung Foundry, подразделение южнокорейской компании, занимающееся разработкой и производством полупроводниковой продукции, использовала программный инструментарий Fusion Design Platform компании Synopsys.

Источник изображения: Samsung

Источник изображения: Samsung

В основе производственного процесса Samsung 3GAA применяются GAA-транзисторы, обладающие повышенной плотностью, меньшими токами утечек и более высокой производительностью по сравнению с уже использующимися транзисторами компании. Одно из преимуществ GAA-транзисторов заключается в возможности изменения показателей их производительности и энергоэффективности, задавая находящимся в них каналам или наностраницам нужную ширину.

Для практического воплощения преимуществ технологии 3GAA компании Samsung потребовался программный инструментарий, предоставленный Synopsys. Он учитывает новые сложные методологии размещения транзисторов, правила поуровневого планирования, маршрутизации и вариативности геометрии при производстве.

Samsung

Samsung

«Структура GAA-транзистора знаменует ключевой момент в развитии технологических процессов и несёт решающее значение для поддержания траектории масштабирования для следующей волны гипермасштабных инноваций», — отметил управляющий отделом Digital Design Group компании Synopsys Шанкар Кришнамурти (Shankar Krishnamoorthy).

Используя программный инструментарий компании Synopsys, инженеры Samsung Foundry разработали сложную мультисистемную SoC (систему-на-чипе), содержащую функциональные блоки, часто использующиеся при фактическом серийном производстве микросхем.

Первой клиентом, который адаптирует новый техпроцесс производства чипов в своих продуктах, весьма вероятно, станет LSI — подразделение Samsung, занимающееся разработкой SoC для смартфонов, ПК, телевизоров и другой техники.

В США научились оптимизировать техпроцессы производства чипов с помощью ИИ

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории связали искусственный интеллект с системой нанесения тонких плёнок атомарной толщины на кремний в ходе изготовления микросхем. Такие плёнки могут нести множество функциональных нагрузок: от изоляции элементов до придания транзисторам на кристалле особых характеристик. ИИ позволяет оптимизировать процесс нанесения плёнок и экономит время и деньги.

Источник изображения: Fotogrin/Shutterstock

Источник изображения: Fotogrin/Shutterstock

Процесс нанесения тонкоплёночных покрытий носит название атомно-слоевого осаждения (ALD). Чаще всего в процессе ALD попеременно используются два прекурсора, которые в виде газа закачиваются в химический реактор с кремниевой пластиной. Каждый из них через время необходимо откачать, и так много раз. Качество и свойства нанесённой таким образом плёнки зависят от длительности каждого цикла. В процессе оптимизации исследователи должны множество раз извлечь образец и дать оценку покрытию.

Американские учёные смогли подключить к процессу ИИ с обратной связью с реактором. Алгоритм рассчитывает предполагаемый идеальный цикл нанесения атомарной плёнки и почти сразу получает данные о проведённой химической реакции. Больше нет нужды извлекать образец, проводить измерения и помещать его для дальнейшей обработки. Автоматика тут же корректирует параметры установки для улучшения результата наращивания плёнки. Благодаря ИИ процесс идёт намного быстрее.

Внедрение подобных систем на производстве позволит производителям чипов значительно ускорить разработку новых техпроцессов и даже улучшить существующие. Сегодня, когда традиционный КМОП-процесс подошёл к своему пределу — это более чем актуально.

TSMC рассказала о прогрессе: 4-нм техпроцесс будет запущен в третьем квартале, а 3-нм — в 2022 году

Вчера и сегодня компания TSMC проводит конференцию Technology Symposium. На ней она рассказала о своих новейших разработках: 4-нм техпроцесс будет запущен в третьем квартале 2021 года, 3-нм техпроцесс — в 2022 году. Кроме того, TSMC подготовила специальные техпроцессы N5A для автоиндустии и N6RF для коммуникационных чипов. Также продвигается внедрение технологии 3D-компоновки 3DFabric.

gulfbusiness.com

gulfbusiness.com

По данным компании она первой в отрасли начала массовое производство чипов по 5-нм технологии в 2020 году, быстрее уменьшая т. н. «плотность дефектов», чем это было с 7-нм поколением, а разработка 4-нм технологии N4 плавно продолжается с момента её анонса в 2020 году. Пробное производство запланировано уже на третий квартал 2021 года.

Новейшим членом 5-нм «семьи» стал процесс N5A, предназначенный для выпуска продуктов, применяемых в автоиндустрии, например, в интеллектуальных системах полуавтономного вождения или для цифровизации стёкол кабин. N5A позволяет применять в автомобилях те же технологии, что и в суперкомпьютерах, обеспечивая такую же высокую производительность, энергоэффективность и плотность транзисторов, что и в технологии N5. При этом техпроцесс отвечает строгим требованиям стандарта качества AEC-Q100 Grade 2, а также стандартам безопасности и качества автоиндустрии. N5A поддерживается разрабатываемой компанией платформой для автомобилей и будет доступен в третьем квартале 2022 года.

N3 станет наиболее прогрессивной технологией на момент начала производства соответствующих чипов в 2022 году. Она основана на проверенной и экономичной архитектуре FinFET и позволяет чипам быть на 15 % быстрее и потреблять на 30 % меньше энергии, чем N5, а также обеспечивает на 70 % более высокую «логическую плотность» транзисторов.

globalconstructionreview.com

globalconstructionreview.com

N6RF представляет собой процесс, позволяющий 5G-чипам вмещать больше функциональных модулей в сравнении с технологиями связи предыдущего поколения. Он использует все преимущества технологии N6 при выпуске 5G-решений и модулей на основе технологий Wi-Fi 6/6e. Транзисторы на основе N6RF на 16 % производительнее, чем предыдущее поколение радиочастотных технологий и потребляют намного меньше энергии. Это же относится и к Wi-Fi 6/6e.

Кроме того, TSMC продолжает расширять семейство технологий 3DFabric, обеспечивающих трёхмерное чип-штабелирование и создание передовых корпусов микросхем. Для обоих типов упаковки InFO_oS и CoWoS компания TSMC выпустит в 2021 году фотошаблоны большего размера, предусматривающие более масштабное поуровневое планирование для чиплетов и интеграцию широкополосной памяти. Вдобавок к выпуску готовятся новые решения на основе комбинированных платформ TSMC-SoIC. Для мобильных решений предлагается технология InFO_B, с помощью которой можно интегрировать мощный мобильный процессор в тонком, компактном корпусе. При этом обеспечиваются расширенная производительность и высокая энергоэффективность, а также поддержка интеграции DRAM-решений для производителей мобильных устройств.

Micron запустила массовое производство памяти DDR4 и LPDDR4x по самому передовому техпроцессу 1α и готовится к выпуску DDR5

Micron сообщила, что в июне стартовало массовое производство и поставки оперативной памяти по самому передовому в мире техпроцессу 1α (альфа; 10-нм класс). По нормам 1α выпускаются микросхемы LPDDR4x и DDR4. Память LPDDR4x вскоре найдёт место в смартфонах и поможет им работать дольше, а чипы DDR4 пропишутся в компьютерах и серверах, но сильнее всего выиграют ноутбуки, которым новая память тоже продлит время автономной работы.

Источник изображения: Micron

Источник изображения: Micron

По сообщению Micron, переход от техпроцесса производства 1z к техпроцессу 1α позволил на 40 % повысить плотность микросхем памяти и на 15–20 % улучшить энергосбережение. Это особенно актуально для смартфонов, потому как позволит продлить время автономной работы в режимах с интенсивным использованием памяти, например, во время фото- и видеосъёмок.

Источник изображения: Micron

Источник изображения: Micron

Как и прежде, Micron не уточняет, какие именно нормы техпроцесса скрыты за обозначением 1α. По неофициальной информации, это может быть техпроцесс с нормами 12 нм, отчего уже всполошилась компания Samsung и даже подтвердила своё отставание от Micron в плане перехода на более тонкие техпроцессы.

Источник изображения: Micron

Источник изображения: Micron

Оба варианта памяти — LPDDR4x и DDR4 — компания Micron выпускает на заводе A3 в Тайчжуне. Надеемся, пожары, засуха, землетрясение и внезапные отключения электроэнергии в ближайшее время там не случатся.

Отдельно Micron сообщает, что память DDR4 по техпроцессу 1α прошла проверку работы на платформах AMD EPYC 3-го поколения и хорошо зарекомендовала себя в них. Производители ноутбуков также ждут массовых поставок новинки — пандемия коронавируса COVID-19 никуда не делась, и удалённая работа и учёба всё ещё требуют много мобильных ПК.

Источник изображения: Micron

Источник изображения: Micron

Параллельно компания Micron среди разработчиков и производителей памяти ведёт гигантскую работу по продвижению стандарта DDR5. Для этого она запустила в 2020 году программу Technology Enablement Program (TEP), в рамках которой обеспечивает технологическую поддержку и проводит всесторонние консультации. Сегодня программой TEP охвачены 100 компаний и свыше 250 разработчиков. Это та почва, которая в следующем году даст всходы в виде первых массовых продуктов с памятью DDR5.

Японские полупроводниковые компании будут осваивать передовые техпроцессы при поддержке TSMC

Два десятка японских компаний, включая производителя электронных компонентов Ibiden Co, примут участие в создании передового полупроводникового производства в Японии. Помощь им окажет TSMC, которая по договорённости с японским правительством примет участие в строительстве на территории страны исследовательского центра.

TSMC

TSMC

Как сообщило сегодня деловое издание Nikkei, японское правительство согласилось на софинансирование строительства полупроводникового исследовательского центра, и пообещало выделить половину от необходимых для этой цели $337 млн. Ранее, в феврале, готовность вложиться в токийский филиал, который бы мог заняться исследованиями в области свойств материалов, заявляла TSMC, планируя потратить на эти цели $178 млн. Теперь же компания заявила, что рада участию правительства Японии и готова двигать полупроводниковые технологии в сотрудничестве с японскими коллегами. В комментарии компания указала, что посредством японского подразделения будет «стремиться усиливать свою экспертизу в области материалов, чтобы принести пользу отрасли».

Япония заинтересована в сотрудничестве с TSMC для повышения конкурентоспособности национальной полупроводниковой промышленности. Участие в совместном проекте должно будет позволить японским производителям электронных компонентов получить доступ к передовым разработкам тайваньских коллег в области литографических технологий.

Сейчас на территории Японии продукция с использованием передовых техпроцессов не выпускается. В то же время правительства разных стран наращивают усилия по привлечению полупроводниковых производств на собственную территорию. Бушующий дефицит чипов выявил недостатки текущей модели, когда большинство мощностей сосредоточено в одном географическом регионе и находится в распоряжении нескольких компаний. Япония — одна из стран, которая имеет хорошие шансы стать в перспективе технологическим центром полупроводниковой промышленности, поскольку местные производители литографического оборудования и расходных материалов входят в число мировых лидеров.

TSMC разработала 1-нм техпроцесс, но это не точно

Исследователи из компании TSMC с коллегами из США и Национального университета Тайваня представили работу о транзисторах из так называемых 2D-материалов, которые могут прийти на смену кремниевой электронике. В совместном исследовании специалисты нашли такое сочетание материалов, которое делает возможным производство транзисторов из материалов толщиной в один или несколько атомов. Открытие вполне может лечь в основу 1-нм техпроцесса TSMC.

Источник изображения: MIT

Источник изображения: MIT

Проблема с 2D-материалами в том, что место контакта между полупроводником и металлом обладает высоким сопротивлением и ухудшает токовые характеристики транзисторов. Исследователи из Массачусетского технологического института, Калифорнийского университета в Беркли, компании TSMC, Национального университета Тайваня и ряда других организаций смогли подобрать правильное сочетание материалов, которое обеспечило все нужные характеристики «двумерных» транзисторов.

Всё оказалось просто. Снижение сопротивления на границе перехода между двумерным полупроводником в лице сульфида молибдена (MoS2) и металлическим контактом для соединения с другими цепями электронной схемы произошло при контакте материала с полуметаллом висмутом (Bi). На границе раздела материалов, как сообщают учёные, отсутствовал энергетический барьер (барьер Шотки), который мог бы препятствовать свободному прохождению электронов — течению электрического тока.

Из данного исследования был сделан вывод, что электрический контакт между MoS2 и Bi — это вполне рабочее решение для создания транзистора n-типа. Решения для создания аналогичного транзистора p-типа у исследователей пока нет, так что полноценной электронной схемы из 2D-материалов пока не создать. Но на этом поиск перспективных сочетаний материалов не прекратится, так что всё ещё впереди.

Основной научный поиск был проведён учёными из США. Компания TSMC смогла создать образцы контактов на своём оборудовании методом осаждения из газовой фазы в вакуумной камере. Создать необходимую основу для травления на кристалле помогли учёные из Национального университета Тайваня, которые смогли сфокусировать ионный луч до нанометрового масштаба. Исследование финансируется Министерством обороны США. Материал под названием Ultralow contact resistance between semimetal and monolayer semiconductors был опубликован в издании Nature.

Samsung призналась, что её чипы DRAM «10-нм класса» выпускаются по техпроцессам выше 14 нм

Среди пользователей принято иронизировать над целой чередой «плюсов» при обозначении 14-нм техпроцессов Intel. Но отказ производителей памяти указывать техпроцессы для чипов DRAM представляется более масштабной жертвой маркетинговых войн. Производители памяти одиннадцать лет скрывают точные цифры техпроцессов выпуска памяти, но правда иногда всплывает и она шокирует.

Впервые о переходе на «классы» при обозначении техпроцесса производства памяти мы услышали в апреле 2010 года. Тогда компания Samsung ввела понятие «20-нм класса», заявив об этом в связи с анонсом новой памяти NAND. Произошло это, по всей видимости, по той причине, что техпроцесс Samsung стал отставать от конкурентов. Вскоре за Samsung последовали остальные производители, и мы только и слышали, что о поколениях памяти 20-нм и, позже, 10-нм классов.

Память класса 10-нм выпускается с 2013 года. Какая это память — 19-нм, 17-нм или меньше — можно было узнать только из неофициальных источников. По слухам, дальше всех вниз по лестнице технологических норм продвинулась компания Micron. Она якобы смогла наладить на Тайване то ли 14-нм производство DRAM, то ли 13-нм. Более того, в январе этого года Micron как громом поразила отрасль, заявив, что начала опытное производство чипов памяти с нормами в «нижней части 10-нм техпроцесса». Это означало, что компания первой начала выпускать DRAM с нормами 13 нм или менее.

Подобное заявление стало вызовом лидеру рынка DRAM компании Samsung, и её представители не смогли долго молчать. На днях на квартальной конференции один из старших руководителей Samsung признался, что память DRAM с нормами 14 нм под кодовым названием D1a компания начнёт выпускать позже в текущем году (скорее всего — во второй половине года). Это признание стало первым за 11 лет, что само по себе подчёркивает напряжённость конкурентной борьбы на рынке DRAM.

По мнению аналитиков, Samsung важно было дать понять инвесторам, что она несильно отстаёт от компании Micron по технологичности производства чипов DRAM. Более того, по ряду вещей она серьёзно опережает Micron. Например, Micron для производства DRAM всё ещё использует 193-нм сканеры, тогда как Samsung память поколения D1a будет выпускать преимущественно с использованием 13,5-нм сканеров EUV. Но факт остаётся фактом: в 10-нм классе продуктов DRAM компании Samsung центр тяжести был на дальнем конце шкалы.

IBM представила первый в мире чип, выполненный по 2-нм техпроцессу

Компания IBM сообщила о создании первого в мире чипа на основе 2-нм технологического процесса производства. Образец был изготовлен в исследовательской лаборатории компании в городе Олбани, США. Сообщается, что созданный чип площадью 150 мм2 вмещает в себя более 50 миллиардов транзисторов. Таким образом плотность транзисторов составляет 333 млн на квадратный миллиметр. К сожалению, вид чипа (память, логика, процессор), не уточняется.

IBM сравнила свой новый 2-нанометровый чип с 7-нанометровыми. По её словам, новинка обладает на 45 % более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. А при одинаковом уровне производительности потребление энергии у нового чипа окажется на 75 % ниже.

В IBM прогнозируют, что переход на 2-нм техпроцесс при производстве тех же процессоров для смартфонов позволит увеличить у последних время автономной работы от батареи до четырёх суток. Использование 2-нм техпроцесса в процессорах для серверного сегмента позволит снизить общий уровень энергопотребления дата-центров, а также положительно скажется на окружающей среде за счёт снижения объёма оставляемого углеродного следа. Кроме того, микросхемы на основе 2-нм техпроцесса позволят ускорить время обработки данных системами автоматического управления автомобилями, что существенно улучшит эту технологию.

Кремниевая пластина с 2-нм чипами IBM

Кремниевая пластина с 2-нм чипами IBM

Компания IBM в своём пресс-релизе не пояснила на базе каких транзисторов создан чип. Однако, как пишет AnandTech, на опубликованных IBM изображениях демонстрируется трёхстековая конструкцию GAA-транзистора (Gate-All-Around).

Высота его ячейки составляет 75 нм, ширина — 40 нм, толщина внутренних слоёв — 5 нм. Шаг поликремниевого затвора с контактом составляет 44 нм, а длина затвора — 12 нм.

По данным ZDnet, у IBM готовы пока только тестовые образцы новых чипов. Согласно планам, массовое производство будет запущено к концу 2024 года, о чём сообщил вице-президент IBM по гибридным облакам Мукеш Кхаре (Mukesh Khare). Портал Engadget сообщает, что серийные образцы чипов получат несколько иные спецификации. Компания постарается найти баланс производительности и энергопотребления, чтобы изделия превосходили 7 нм по обоим этим параметрам.

Также указывается, что на момент анонса IBM собственных двухнанометровых чипов не было ни у одной другой компании в мире.

Основной источник доходов TSMC — 7-нм техпроцесс, а 20-нм уже отправлены на покой

TSMC раскрыла свои полные финансовые результаты за I квартал 2021 года. Одним из важнейших показателей является разбивка доходов по техпроцессам. Стоит учитывать, что передовые технологические нормы стоят дороже за отдельную пластину, но в целом разбивка показывает, на что приходится сейчас ключевой спрос на рынке. Как, возможно, и следовало ожидать, 7-нм нормы занимают первое место, однако есть и другие интересные цифры.

Что же приносит основную выручку? В первом квартале 2021 года почти 50 % всех доходов компании пришлось на 7-нм и 5-нм нормы. За отчётные три месяца 7-нм нормы формировали 35 % всех доходов, а 5-нм — 14 %. В течение последних нескольких кварталов компания сообщала о почти полной загрузке 7-нм мощностей из-за возросшего спроса. Стоит сказать, что более современные техпроцессы, как правило, используются в связке с передовыми технологиями упаковки чипов вроде CoWoS, что тоже подстёгивает прибыль.

Доходы от 16-нм техпроцессов снижаются: в настоящее время их доля опустилась ниже 15 % в общем котле. Сегодня на выпуске массы 16-нм чипов TSMC зарабатывает столько же денег, что и на относительно небольшом количестве 5-нм. Примерно столько же средств приносят компании 90-нм и более древние технологические нормы. Любопытно, что 10-нм и 20-нм нормы приносят настолько мало доходов (близко к 0 %), что ими уже можно пренебречь — жизненный цикл этих техпроцессов подошёл к концу.

Тем не менее, спрос на старые технологические нормы по-прежнему велик: 28-нм и более грубые нормы формируют 37 % выручки, то есть больше, чем 7-нм. Многие фундаментальные чипы всё ещё требуют таких техпроцессов: это и высоковольтные компоненты, и кристаллы с высокими тепловыми нагрузками, и решения с длительным жизненным циклом, и чипы повышенной надёжности, и радиочастотные решения, и так далее.

Производитель оборудования для выпуска чипов придумал, как ИИ может ускорить отладку техпроцессов

Американская компания Applied Materials создала и продвигает производителям платформу AIx, которая обещает прорыв в полупроводниковых технологиях на всех этапах их создания, от лаборатории до завода. Движимая искусственным интеллектом и технологиями по обработке больших данных платформа AIx (Actionable Insight Accelerator) поможет инженерам следить за всеми этапами производства чипов в режиме реального времени. Наладка и запуск техпроцессов пойдут быстрее.

Новые инструменты откроют перед разработчиками и практиками небывалые возможности. Раньше инженеры опирались на линейный поток данных и статистические выборки. Платформа AIx оперирует неимоверным количеством данных в каждый отрезок времени, позволяя оценивать ход технологического процесса по множеству параметров как во времени, так и в пространстве. Инженеры будут получать лишь ключевые из них, которые важны для производства чипов. Это позволит не отвлекаться на анализ избыточной информации и ускорит внедрение и отладку техпроцессов.

Платформа AIx работает со всем производственным и метрологическим оборудованием Applied Materials. Возможность совершать миллионы измерений на пластинах и отдельных микросхемах, а также оптимизировать тысячи переменных технологического процесса для улучшения всех характеристик полупроводниковых решений может быть перенесена из лабораторий на заводы. Это упростит и ускорит отладку новейших техпроцессов и позволит быстрее получить коммерческую отдачу от немалых вложений в новое производство.

Представление платформы AIx. Источник изображения:

Представление платформы AIx. Источник изображения: Applied Materials

По оценкам Applied Materials, платформа AIx способна в два раза сократить время на этапе разработки чипов и на одну треть на этапе внедрения в производство.

«У инженеров есть тысячи переменных процесса на выбор, и только несколько неуловимых корреляций дают ключ к оптимизации рецептов для достижения результатов мирового уровня, — сказал Раман Ахутараман (Raman Achutharaman), вице-президент Applied Materials. AIx идентифицирует и преподносит эти важные данные, предоставляя инженерам практические идеи, необходимые для ускорения вывода продукции на рынок».

Пример производственной установки с шестью камерами. Источник изображения:

Пример производственной установки Applied Materials с шестью камерами. Источник изображения: Applied Materials

Добавим, в общих чертах платформа AIx включает в себя набор датчиков для производственных камер (отсеков, где происходит обработка пластин), которые предоставляют инженерам аналитику в реальном времени таких переменных, как химический состав, энергия, давление, температура и длительность процессов. Также доступна уникальная встроенная вакуумная метрология, которая позволяет измерять новые плёнки в процессе их осаждения с точностью до ангстрема. Не отстают и цифровые технологии, от создания цифровых двойников процессов до цифровых карт процессов. Очень мощный инструмент для поиска новых решений и выявления проблемных мест.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Разработчики кошачьего приключения Stray показали новый геймплей и объявили о переносе игры на 2022 год 28 мин.
Приключенческий экшен-платформер Solar Ash от создателей Hyper Light Drifter получил дату релиза 36 мин.
Интерактивная поэма A Memoir Blue расскажет о всепоглощающей любви матери и дочери 40 мин.
Книжная головоломка-долгострой Storyteller выйдет на PC и Switch уже «скоро» 44 мин.
К Outer Wilds действительно выпустят дополнение Echoes of the Eye, а Switch-версия выйдет позже обещанного 49 мин.
Музыкальный платформер The Artful Escape позволит создать свой сценический образ в начале сентября 52 мин.
Ampere объявила о покупке разработчика ИИ-решений OnSpecta 10 ч.
Microsoft выпустила первую тестовую сборку Windows 11 на бета-канале — она стабильнее прежних 10 ч.
США, Австралия и Британия составили список самых популярных среди хакеров дыр в системах безопасности 10 ч.
Microsoft откажется в Windows Server 2022 от полугодовых выпусков обновлений 11 ч.
Mercedes-Benz покажет первые электромобили AMG и Maybach в сентябре 17 мин.
Продажи ноутбуков на Chrome OS продолжили расти во втором квартале, но не так стремительно, как раньше 25 мин.
Верховный суд Китая запретил частным компаниям использовать распознавание лиц без согласия людей 28 мин.
Xiaomi оснастит грядущий RedmiBook 15 процессорами Intel Core 11-го поколения 41 мин.
Xiaomi поделилась новыми подробностями незадолго до релиза планшетов Mi Pad 5 2 ч.
Начался приём заказов на флагманский смартфон под брендом Snapdragon 2 ч.
MSI представила собственные версии ускорителей AMD Radeon RX 6600 XT 2 ч.
Нью-йоркская Synchron Inc. начинает тестирование нейроинтерфейса на людях, опередив Илона Маска 3 ч.
На предприятии TSMC, выпускающем новейшие процессоры Apple, произошло загрязнение технических газов 3 ч.
Разрабатывающая мозговые импланты компания Илона Маска привлекла ещё $205 млн 3 ч.