Теги → euv
Быстрый переход

У ASML появилось уже пять клиентов на литографические сканеры нового поколения High NA EUV

Ещё в январе руководство Intel с гордостью заявило, что компания станет первым клиентом ASML получившим сканер, позволяющий работать со сверхжёсткой ультрафиолетовой литографией (EUV) при высоком значении числовой апертуры. Теперь компания ASML даёт понять, что количество клиентов на этом направлении выросло до пяти.

 Источник изображения: ASML, Reuters

Источник изображения: ASML, Reuters

Напомним, что Intel собирается установить литографическую машину серии TWINSCAN EXE:5200 к концу 2024 года на своём новом предприятии в штате Огайо, которое только предстоит построить. Это оборудование позволит Intel выпускать компоненты по технологии 18A не только для собственных нужд, но и для сторонних клиентов, среди которых должны появиться оборонные заказчики из США. В конце концов, закупка литографического оборудования нового поколения для Intel должна стать важнейшим шагом для возвращения себе технологического лидерства к 2025 году. Стоимость одного сканера новой серии достигнет $340 млн против нынешних $150 млн за штуку.

По словам экспертов VLSI Research, для компании Intel ранее участие в закупке литографических сканеров нового поколения является результатом осознания ошибки начала прошлого десятилетия, когда она вложила в разработку EUV-решений ASML больше своих компаньонов (TSMC и Samsung), но при этом не стала закупать серийные сканеры несколькими годами позже, поскольку не смогла перейти на использование EUV-литографии в рамках 10-нм технологии, как изначально планировала. Компании только предстоит начать использование EUV-сканеров при выпуске изделий, выпускаемых по техпроцессу Intel 4, который ранее считался 7-нм.

Переход на сканеры с высоким значением апертуры обеспечит уменьшение размеров транзисторов на 66 %. Intel полна решимости добиться преимущества в этой сфере за счёт усилий ASML, но последней никто не гарантирует успеха, поэтому для первой из компаний это серьёзный риск. Как поясняет Reuters со ссылкой на комментарии представителей ASML, сейчас у компании есть заказы на изготовление пяти пилотных EUV-сканеров с высокой апертурой, а количество клиентов на их получение тоже достигло пяти, причём после 2025 года они рассчитывают получить более пяти серийных экземпляров. Сейчас, по словам представителей ASML, одной из главных проблем на пути создания нового оборудования является пресловутый дефицит полупроводниковых компонентов, которые тоже нужны для его изготовления.

Экономика этого бизнеса не так проста, хотя фактически ASML стала монополистом в сфере передовой литографии и может диктовать клиентам свои условия. Возможность окупаемости оборудования определяется его производительностью и способностью участников рынка его купить. В условиях, когда новое оборудование стремительно дорожает, количество осваивающих передовую литографию клиентов ASML неуклонно уменьшается. Тот факт, что на дорогие сканеры нового поколения уже нашлось пять клиентов, позволяет рассчитывать на сдерживание тенденции к консолидации отрасли. К концу десятилетия годовой оборот полупроводниковой промышленности должен приблизиться к $1 трлн, так что денег должно хватать всем участникам производственной цепочки.

Каждый из необходимых Intel для работы с техпроцессом 18A сканеров ASML будет стоить более $340 млн

Вчера компания ASML подтвердила намерения отгрузить первый литографический сканер для работы с технологией High NA EUV корпорации Intel в 2025 году, а квартальный отчёт нидерландского холдинга позволил выяснить, что одна такая машина будет стоить гораздо дороже $340 млн.

 Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Для сравнения, поставляемые сейчас EUV-сканеры ASML оцениваются в $150 млн каждый, а среднестатистическое предприятие по производству процессоров требует от 9 до 18 подобных установок. На квартальной отчётной конференции представители ASML, как уточняет Reuters, назвали стоимость разрабатываемых сейчас для нужд Intel литографических сканеров серии TWINSCAN EXE:5200 — она значительно превысит $340 млн.

Работать с высоким значением апертуры смогут и машины серии TWINSCAN EXE:5000, первые заказы на изготовление которых уже получены от клиентов. ASML собирается к 2023 году изготовить пять прототипов, которые достанутся клиентам для тестирования, а серийный вариант установки будет стоить около $300 млн. Первый экземпляр TWINSCAN EXE:5200 для компании Intel будет изготовлен к концу 2024 года.

Intel договорилась с ASML о поставке оборудования для запуска техпроцесса 18A в 2025 году

При новом генеральном директоре корпорация Intel перестала скрывать, что собирается стать первым покупателем литографического оборудования ASML, сочетающего сверхжёсткое ультрафиолетовое излучение с высоким числовым значением апертуры. На этой неделе компании подтвердили, что договорённость о поставке такого оборудования к 2025 году действительно достигнута.

 Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Для Intel это означает, что она не только опередит конкурентов в лице TSMC и Samsung по срокам освоения так называемой High NA литографии, но и получит необходимое оборудование к 2025 году. Новое поколение литографии Intel намеревается применить при производстве с использованием техпроцесса 18A, соответствующего нормам в 18 ангстрем — десятых долей нанометра. Ещё в рамках предшествующей технологии 20A компания добавит использование структуры транзисторов RibbonFET и метод размещения силовой разводки PowerVia с оборотной стороны кристалла. Эти два этапа эволюции фирменной литографии будут освоены к первой половине 2024 года, но переход на EUV-литографию с высоким значением апертуры состоится лишь в 2025 году. Теперь это подтверждается и совместным заявлением с ASML.

Холдинг из Нидерландов к этому сроку обязуется передать Intel первый литографический сканер серии TWINSCAN EXE:5200, который обеспечит работу со значением апертуры 0,55 и обработку более 200 кремниевых пластин в час. Разумеется, одной литографической машиной сотрудничество компаний в этой сфере не ограничится, и в дальнейшем поставки сканеров данной серии продолжатся. Сканеры предыдущего поколения обеспечивают значение апертуры не более 0,33, а потому переход на машины нового семейства позволит увеличить разрешающую способность оборудования и создавать ещё более мелкие полупроводниковые структуры.

Корпорация Intel ранее сообщала, что её техпроцессом 18A уже заинтересовались клиенты, связанные с оборонными заказами США. Предполагается, что освоить соответствующую литографическую технологию компании помогут специалисты IBM, а первое предприятие по выпуску компонентов данного класса предсказуемо расположится на территории США.

TSMC: проблемы поставщика оборудования для производства чипов ASML пока не помешают расширению производства

В этом месяце на предприятии ASML случился пожар, который мог навредить производству сканеров для EUV-литографии. Представители TSMC на отчётном мероприятии заявили, что не опасаются за планы по расширению производственных мощностей в текущем году, но о перспективах 2023 года пока говорить преждевременно.

 Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Такие комментарии им пришлось сделать по запросу участников квартальной конференции, поскольку те выразили обеспокоенность возможным влиянием инцидента на предприятии ASML на планы TSMC по освоению передовых литографических технологий, которое осуществляется с активным использованием тех самых EUV-сканеров. Контракты на их поставку заключаются заблаговременно, поэтому вполне закономерно, что обязательства ASML перед TSMC на 2022 год уже закреплены документально. В отношении 2023 года определённости пока может не быть, но некоторую ясность может внести и квартальный отчёт самой ASML. Представители TSMC лишь выражают надежду, что смогут увеличить производственные мощности в соответствии с потребностями клиентов и в 2023 году.

Во второй половине этого года TSMC начнёт серийный выпуск продукции по техпроцессу N4P, который обеспечивает улучшение энергопотребления на 20 % по сравнению с N5, а также повышает быстродействие транзисторов на 11 % и повышает плотность их размещения на 6 %. Для сегмента высокопроизводительных вычислений в первой половине 2023 года будет предложен техпроцесс N4X.

Во второй половине текущего года TSMC также начнёт серийный выпуск продукции по техпроцессу N3. В первый год присутствия 3-нм техпроцесса на конвейере TSMC ожидает более высокого вовлечения клиентов, чем в случае с 5-нм технологией. Через год после запуска N3 будет освоена технология N3E, которая обеспечит улучшения по производительности, энергопотреблению и уровню выхода годной продукции. Как и семейство 5-нм техпроцессов, группа технологий N3 должна стать конвейерным «долгожителем», по мнению руководства TSMC.

ASML подтвердила опасения экспертов — пожар на заводе в Берлине повредил производству сканеров EUV

Нидерландская компания ASML — монополист на рынке литографических сканеров для производства полупроводников — обновила информацию о пожаре на своём берлинском заводе. Окончательных выводов по происшествию пока нет, они будут обнародованы позже, но главное уже выяснено и это заставляет тревожиться о темпах перехода на новейшие техпроцессы. Пожар частично повредил производственные участки по изготовлению оборудования для сканеров диапазона EUV.

 Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Сканеры EUV (в глубоком ультрафиолете) позволили компаниям Samsung и TSMC начать производство чипов с нормами 7, 5, 4 нм, они же обеспечивают базу для 3-нм производства. Там, где сканеру DUV с длиной волны 193 нм требуется сменить четыре фотошаблона для каждого критически важного слоя, сканер EUV обойдётся двумя и даже одним шаблоном. Прежде всего, это снижение себестоимости производства чипов, а в перспективе — ещё больший рост плотности транзисторов. Если ASML сорвёт планы поставок сканеров EUV, то переход на новейшие техпроцессы затормозится.

Сразу после пожара на берлинском предприятии ASML, который случился 3 января этого года, аналитики сообщили, что пострадали участки по производству оборудования для сканеров EUV. На тот момент компания не стала раскрывать подробности. Обновлённая информация о происшествии появилась на сайте ASML вчера вечером. Компания сообщила, что пожар произошёл в одной из частей производственного здания на территории завода и дым проник в соседнее здание (для чистых производств это равносильно порче оборудования и продукции). Другие здания на территории завода не пострадали и полностью готовы к работе.

На сегодняшний день компания заявляет, что планы по выпуску продукции для метрологии и инспекции (для оборудования по тестированию качества пластин, компонентов и производственного оборудования) не пострадали, поскольку берлинский завод не выпускает комплектацию для этой продукции.

Производство компонентов для сканеров DUV было возобновлено. Хотя в производстве компонентов для сканеров DUV произошли некоторые сбои, компания ожидает, что они будут устранены и не повлияют ни на план выпуска, ни на доходы.

В плане производства компонентов для сканеров EUV пожар затронул часть производственной зоны по изготовлению держателей кремниевых пластин в установках EUV. Этот участок пока не восстановлен и не возвращён в работу. Планы по минимизации ущерба для производства сканеров и по обслуживанию клиентов на местах разрабатываются.

Дополнительную информацию о происшествии компания надеется представить 19 января во время оглашения результатов работы в предыдущем квартале. Поскольку это будет влиять на производственные планы ASML на новый 2022 год, следует ожидать исчерпывающей информации.

Micron ещё два года будет выпускать память DRAM по старинке, без EUV-сканеров

В рамках очередного квартального отчёта компания Micron поделилась планами по внедрению передовых техпроцессов для производства оперативной памяти. Сообщается, что переход на сканеры диапазона EUV компания начнёт совершать в 2024 году, что минимум на четыре года позже компаний Samsung и SK hynix. Но это не означает, что все эти годы память Micron будет хуже или дороже. Micron достигла совершенства в использовании 193-нм сканеров и сохранит его.

 Источник изображения:

Источник изображения:

Зимой этого года компания Micron приступила к опытному производству чипов DRAM с использованием техпроцесса 1α (за этим обозначением скрывается техпроцесс с нормами от 12 до 14 нм). Массовое производство памяти на техпроцессе 1-альфа развернулось к лету и сегодня львиная доля оперативной памяти Micron выпускается либо с использованием техпроцесса 1z, либо 1α. Превосходство техпроцесса 1α признали даже в компании Samsung и смогли приблизиться к его нормам только пару месяцев назад (и не факт, что превзошли его). При этом Samsung использует намного более дорогие и затратные в эксплуатации сканеры диапазона EUV с длиной волны 13,5 нм, тогда как Micron продолжает использовать сканеры с длиной волны 193 нм.

В течение следующих 12–18 месяцев Micron введёт в производство очередной техпроцесс — 1β (бета). Это станет ещё одним шагом в снижении размеров элементов на кристаллах DRAM, хотя компания продолжит скрывать точные нормы за общим названием «10-нм класс продукции». Техпроцесс 1β сохранит использование 193-нм сканеров.

Наконец, техпроцесс 1γ (гамма) будет введён в производство в 2024 году. Для реализации этих планов часть литографических сканеров будет заменена на сканеры диапазона EUV. Судя по всему, компания Micron, как и компания Samsung будет использовать сканеры EUV для изготовления 2–4 критически важных слоёв, тогда как все остальные (до десятка) слоёв, лежащих ниже, будут изготавливать с помощью 193-нм сканеров методом иммерсионной литографии с погружением пластин в жидкость для увеличения оптического разрешения.

SK hynix может лишиться возможности использовать EUV-оборудование для выпуска памяти в Китае

Производители микросхем оперативной памяти неотвратимо переходят на использование так называемой EUV-литографии, более не считая этот шаг преждевременным или неоправданным экономически. SK hynix тоже не желает отставать от конкурентов, но в случае с модернизацией китайского предприятия компании в дело вмешиваются политические противоречия США и КНР.

 Источник изображения: SK hynix

Источник изображения: SK hynix

Как известно, американские власти противятся поставкам передового литографического оборудования в Китай. Местный контрактный производитель SMIC из-за этого уже лишился возможности получить EUV-сканеры ASML, выпущенные в Нидерландах. Противоречить воле американских властей этот европейский производитель тоже не готов, хотя со страниц Reuters робко предостерегает, что увлечение политическими санкциями может усугубить полупроводниковый кризис во многих отраслях.

Первоисточник сообщает, что корейской компании SK hynix не удалось согласовать поставку EUV-сканеров на своё предприятие в Китае, где они должны были использоваться для выпуска микросхем оперативной памяти. Власти США выразили обеспокоенность тем фактом, что это оборудование может попасть не в те руки на территории Китая. Предприятие SK hynix в Китае обеспечивает почти половину объёмы выпуска микросхем DRAM данной марки, а в масштабах мирового рынка оно отвечает почти за 15 % поставок.

Отсутствие возможности модернизировать производство в Китае вызовет не только дефицит микросхем памяти на фоне стабильного роста спроса, но и повысит издержки компании SK hynix. Конкурирующие Samsung и Micron тоже переводят производство микросхем оперативной памяти на использование EUV-литографии, но соответствующее оборудование размещают в тех странах, у которых нет явных противоречий с американскими властями.

Samsung начала массовое производство самой современной оперативной памяти DDR5 по техпроцессу 14-нм EUV

Samsung на деле доказала превосходство фирменных техпроцессов для выпуска кристаллов оперативной памяти. Она долгое время была технологическим лидером отрасли, но последние два–три года уступила в этом американской компании Micron. Сегодня Samsung снова впереди с самым передовым 14-нм техпроцессом, в котором расширено использование сканеров диапазона EUV. По сумме технологических прорывов равных в этом ей нет.

 Источник изображения: Samsung

Источник изображения: Samsung

Официальным пресс-релизом компания Samsung сообщила, что приступила к массовому выпуску памяти стандарта DDR5 с использованием 14-нм техпроцесса. Впервые за 11 лет компания назвала точные нормы масштаба техпроцесса, вместо неинформативной фразы о том или ином классе техпроцесса, например, о 10-нм классе, если говорить о представленной сегодня памяти. Но сделано это под давлением инвесторов, которые подозревали, что по технологичности производства памяти Samsung начала уступать Micron.

И действительно, изучение кристаллов памяти Micron показало, что даже без EUV-сканеров память этого производителя выпускается с нормами, близкими к 14 нм (14,3 нм). Память компании Samsung при этом выпускалась с технологическими нормами ближе к 20 нм, чем к 14. Скрывать точную информацию позволяла классификация. Когда это раскрылось, представитель Samsung пообещал, что компания выпустит честную 14-нм память осенью 2021 года. Сегодня такая память начала производиться в массовых количествах, так что Samsung своё слово сдержала и, повторим, впервые за более чем две пятилетки не стала скрывать техническую информацию.

 Источник изображения: Samsung

Источник изображения: Samsung

Кому-то это может показаться малозначительным событием. Но для понимания достижений той или иной компании в отрасли это очень и очень ценная информация, которую раньше приходилось добывать из третьих и часто непроверенных источников. Надеемся, инициативу Samsung поддержат другие производители памяти, и мы получим ещё одну точку опоры для сравнения техпроцессов разных компаний.

Кроме того, при производстве новой памяти число слоёв, которые изготавливаются с помощью сканеров EUV, увеличено с двух до пяти. Можно утверждать, что теперь большинство критических слоёв в памяти производства Samsung выпускается с использованием самого передового в мире литографического оборудования. Компания Micron к этому придёт только через пару лет или около того, а SK hynix только-только начинает производство с использованием 13,5-нм сканеров EUV.

 Источник изображения: Samsung

Источник изображения: Samsung

За счёт расширения перехода на производство с помощью сканеров EUV компания Samsung смогла ещё немного повысить плотность ячеек памяти и, в частности, на 20 % увеличила выпуск кристаллов памяти (очевидно, с каждой пластины). Дополнительно переход на 14-нм техпроцесс позволил снизить энергопотребление памяти почти на 20 %, а благодаря новому стандарту скорость передачи достигает беспрецедентного значения 7,2 Гбит/с, что более чем в два раза превышает скорость DDR4, достигающей 3,2 Гбит/с.

Ради экономии TSMC готова пойти на уменьшение количества слоёв с EUV в рамках 3-нм литографии

Представители TSMC не раз подчёркивали, что массовое производство 3-нм продукции будет развёрнуто во второй половине текущего года, и подготовка идёт по плану. Хорошо знакомая структура транзисторов FinFET позволит избежать сюрпризов, но количество слоёв, обрабатываемых при помощи EUV-литографии, придётся увеличить. Сейчас компания задумалась над тем, как ограничить их количество разумным числом.

 Источник изображения: TSMC

Источник изображения: TSMC

Как поясняют тайваньские СМИ, растущая интенсивность использования литографических сканеров со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV) увеличивает расходы TSMC, поскольку одна такая система стоит более $100 млн, а их приходится закупать десятками. По сути, TSMC сейчас покупает более половины всех EUV-сканеров, выпускаемых холдингом ASML. Растущие затраты неизбежно придётся перекладывать на себестоимость продукции и её отпускную стоимость для заказчиков. В рамках освоения 3-нм технологии TSMC пытается немного сэкономить, уменьшая количество слоёв полупроводниковых компонентов, изготавливаемых с использованием EUV.

Внедряя 7-нм техпроцесс, компания TSMC начала с четырёх слоёв, использующих EUV, следующим этапом стал 6-нм техпроцесс с пятью слоями, а к моменту освоения 5-нм технологии их количество выросло до 14 или 15 штук. Ожидается, что 3-нм техпроцесс может потребовать использования до 25 слоёв с EUV-литографией, и сейчас TSMC пытается сократить это количество до 20, чтобы снизить затраты и себестоимость продукции.

SK hynix внедрила EUV-литографию в массовом производстве микросхем оперативной памяти

Производители оперативной памяти постепенно пришли к осознанию того, что переход на использование литографии со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV) способен себя оправдать с коммерческой точки зрения. SK hynix начала массовое производство микросхем LPDDR4 с использованием EUV-литографии и четвёртого поколения 10-нм технологии.

 Источник изображения: SK hynix

Источник изображения: SK hynix

Строго говоря, производители оперативной памяти предпочитают говорить о техпроцессе 10-нм класса, поэтому точные геометрические параметры порой определить весьма сложно, но в случае с продукцией SK hynix нормам «1a нм» предшествовали 1x, 1y и 1z. Компания утверждает, что частичное внедрение EUV-литографии начала ещё в рамках техпроцесса 1y, но только к 1a она достигла адекватной зрелости для масштабирования в условиях массового производства. По сравнению с техпроцессом 1z, количество получаемых микросхем памяти типа DRAM с одной кремниевой пластины удалось увеличить на 25 % именно за счёт внедрения EUV-литографии.

Выпускаемые сейчас 8-гигабитные микросхемы LPDDR4-4266 обладают сниженным на 20 % уровнем энергопотребления. С начала следующего года техпроцесс 1a будет применяться для производства микросхем памяти типа DDR5, как отмечает SK hynix в тексте пресс-релиза. Микросхемы LPDDR4, изготовленные с применением EUV-литографии, с текущего полугодия начнут получать производители смартфонов.

По вине ASML внедрение следующего поколения EUV-литографии задержится на три года

Литография со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV) обеспечила возможность уменьшения транзисторов на полупроводниковых чипах без дальнейшего увеличения количества фотошаблонов. Её внедрение задержалось на несколько лет относительно первоначальных сроков, но теперь становится ясно, что и EUV-литография следующего поколения тоже задержится.

 Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Как отмечает один из постоянных авторов Seeking Alpha Арнэ Верхайде (Arne Verheyde), компании TSMC и Samsung начали применять литографию со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением относительно недавно, по мере освоения 7-нм и 5-нм технологий, об аналогичных планах заявила и компания Intel, хотя первоначально считалось, что данный переход начнётся ещё в рамках 32-нм технологии. Длина волны лазера, используемая в литографии, долгие годы составляла 193 нм (DUV), а в рамках EUV-литографии она должна была сократиться до 13,5 нм. Поскольку переход от DUV к EUV затянулся, производители чипов вынуждены были сперва внедрить так называемую иммерсионную литографию, которая позволила увеличить показатель преломления с 1,0 до 1,35, а затем добиваться уменьшения размеров транзисторов за счёт использования множества фотошаблонов. По мере роста их количества увеличивались и затраты, не говоря уже об уровне брака и самом удлинении производственного цикла.

В первой половине прошлого десятилетия Intel, TSMC и Samsung в качестве заинтересованных в скорейшем освоении EUV-литографии клиентов купили крупные пакеты акций ASML на несколько миллиардов долларов США. По иронии судьбы, потратившая больше всех компания Intel в итоге оказалась в числе догоняющих, поскольку переход на использование EUV-литографии она собирается осуществить в рамках серийного производства не ранее конца следующего года. Очевидно, что и другие клиенты ASML освоили EUV-литографию позже, чем рассчитывали изначально.

Следующим технологическим этапом должен стать переход на EUV-литографию с высоким значением коэффициента преломления (high-NA EUV). Дело в том, что уменьшение длины лазера с 193 до 13,5 нм в рамках миграции с DUV снизило значение коэффициента преломления с 1,35 до 0,35. Переход на следующую ступень в развитии EUV-литографии должен поднять этот показатель до 0,55. Это обеспечит дальнейшее уменьшение размеров транзисторов без чрезмерного увеличения количества фотошаблонов.

ASML, как отмечается, ещё на январской отчётной конференции заявила, что задерживается с внедрением новой версии EUV как минимум на три года. Ранее считалось, что технология будет освоена к 2023 году, а теперь внедрение версии EUV с высоким значением коэффициента преломления откладывается до 2025 или 2026 года. Отрасль уже пережила задержку с внедрением первого поколения EUV, поэтому и в этом случае она продолжит компенсировать отсутствие прогресса со стороны литографических сканеров увеличением количества фотошаблонов. Для конечных потребителей это будет означать, что стоимость освоения новых техпроцессов в литографии продолжит увеличиваться. Собственно, один сканер для работы с high-NA EUV будет стоить примерно $300 млн, но он позволит сократить затраты на оснастку и ускорить обработку кремниевых пластин. ASML в сложившихся условиях сможет заработать на продаже EUV-оборудования первого поколения. Только в этом году она собирается увеличить профильную выручку на 30 %.

TSMC рассказала о перспективных техпроцессах: 2 нм — в разработке, 3 нм и 4 нм — на пути к производству в 2022 году

TSMC — крупнейший в мире контрактный производитель чипов с почти 500 клиентами. Компания может обслуживать почти любого клиента с практически любыми требованиями. При этом она должна опережать всех конкурентов как с точки зрения возможностей, так и технологий. Объёмы производства TSMC вряд ли кто-то оспорит в ближайшие годы. В отношении освоения передовых норм N2, N3 и N4 у компании тоже всё идёт по плану.

В начале этого года TSMC значительно увеличила свой бюджет капитальных затрат на 2021 год до $25–28 млрд, а теперь дополнительно увеличила его примерно до $30 млрд в рамках своего трёхлетнего плана потратить $100 миллиардов на развитие производства, исследования и разработку.

Около 80 % из $30-млрд бюджета TSMC в этом году будет потрачено на расширение мощностей под передовые технологии вроде 3-нм, 4/5-нм и 6/7-нм. Аналитики из China Renaissance Securities полагают, что бо́льшая часть денег, выделенных на передовые нормы, будет использована для расширения мощностей N5 до 110–120 тысяч кремниевых пластин в месяц (WSPM) к концу года.

TSMC была первой компанией, которая начала крупносерийное производство (HVM) чипов с использованием технологии N5 (5 нм) в середине 2020 года. Первоначально этими услугами пользовались лишь две компании — Apple и Huawei HiSilicon. Поставки для последней прекратились 14 сентября, что оставило Apple все передовые мощности. К настоящему времени всё больше клиентов готовы начать печатать чипы по нормам N5, поэтому внедрение этого техпроцесса нарастает. TSMC говорит, что использовать технологии семейства N5 (включая N5, N5P и N4) планирует больше клиентов, чем ожидалось всего несколько месяцев назад.

Производитель прогнозирует, что по итогам 2021 года N5 принесёт ей уже около 20 % всех доходов от выпуска кремниевых пластин. TSMC наблюдает больше заинтересованности со стороны клиентов в отношении 5-нм и 3-нм норм, чем это было в отношении 7-нм на аналогичном этапе. Компания ожидает, что спрос на N5 будет лишь расти в ближайшее время за счёт смартфонов и высокопроизводительных решений.

Интерес к TSMC N5 неудивителен: аналитики из China Renaissance подсчитали, что техпроцесс может предложить около 170 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр (МТр/мм2) — это самые высокоплотные нормы на сегодня. Для сравнения: Samsung 5LPE может похвастать плотностью около 125–130 МТр/мм2, а 10-нм нормы Intel — около 100 МТр/мм2.

В ближайшие недели TSMC собирается начать производство чипов с использованием улучшенной версии своей 5-нм технологии под названием N5P, которая обещает увеличение частоты до 5 % или снижение энергопотребления до 10 % (при той же сложности кристалла). Технология не требует значительных инвестиций в инженерные ресурсы или более длительного времени цикла проектирования, поэтому любой клиент TSMC, у кого уже есть чипы N5, может печатать их с помощью N5P.

Семейство технологий TSMC N5 также включает в себя техпроцесс N4 (4 нм) — с его помощью первые чипы начнут печататься в конце этого года, а массовое производство ожидается в 2022 году. Эта технология призвана обеспечить дополнительные преимущества в отношении энергопотребления, производительности и плотности по сравнению с N5, но сохранить те же принципы дизайна, инфраструктуру проектирования, программы моделирования SPICE. Между тем, поскольку в N4 ещё сильнее расширяется использование инструментов литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (EUV), он обеспечит сокращение количества маскирующих слоёв, этапов производства, а, следовательно, рисков и затрат.

В 2022 году крупнейший в мире контрактный производитель чипов запустит и свой совершенно новый производственный процесс — N3 (3 нм), который будет продолжать использовать транзисторы FinFET. По сравнению с текущим техпроцессом N5, он обещает рост производительности на 10–15 % (при той же мощности и сложности) или снижение энергопотребление на 25–30 % (при той же частоте и сложности). Новые нормы также увеличат плотность размещения транзисторов в 1,1–1,7 раза в зависимости от структур (1,1X — для аналоговых, 1,2X — для SRAM, 1,7X — для логики).

N3 ещё увеличит количество слоёв EUV, но всё же продолжит использовать литографию в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (DUV). Кроме того, поскольку технология продолжит использовать транзисторы FinFET, она не потребует нового поколения инструментов автоматизации электронного проектирования (EDA), переработанных с нуля, и разработки совершенно новых чипов, что может стать конкурентным преимуществом по сравнению с норами 3GAE на основе транзистора GAAFET/MBCFET от Samsung. Рисковое производство запланировано на 2021 год, а массовое — на вторую половину 2022 года.

Структура транзисторов GAAFET (gate-all-around FET) по-прежнему остаётся в планах развития TSMC. Ожидается, что компания будет использовать новый вид транзисторов в следующем за N3 важном техпроцессе (предположительно, N2, 2 нм). Примечательно, что TSMC расширяет возможности для проведения исследований и разработок на предприятии Fab 12, где в настоящее время ведутся работы над N3, N2 и более продвинутыми техпроцессами.

Дефицит чипов устремил выручку ASML ввысь. Компания ожидает роста поставок EUV-сканеров на треть

Холдинг ASML является крупнейшим поставщиком литографического оборудования, все тенденции последнего времени обеспечили его стабильной положительной динамикой выручки. В этом году выручка компании должна вырасти на 30 %, а в дальнейшем ASML выиграет от усилий регионов планеты по развитию локальной производственной инфраструктуры.

 Источник изображения: Bloomberg

Источник изображения: Bloomberg

По словам генерального директора ASML Петера Веннинка (Peter Wennink), на которого ссылается Bloomberg, благодарить за превышение выручкой ожиданий аналитиков следует сложившуюся рыночную ситуацию: «Достаточно читать газеты, чтобы знать, что дефицит чипов наблюдается повсеместно». В первом квартале ASML выручил 4,4 млрд евро, что выше запланированных сторонними экспертами 4,05 млрд евро. Во втором квартале компания рассчитывает выручить от 4 до 4,1 млрд евро, а норма выручки ограничится 49 %. Аналитики в этом смысле поскромничали в отношении выручки (3,95 млрд евро), но ожидали большего от нормы прибыли (50,2 %). В любом случае, акции ASML на торгах в среду выросли на 5,8 % после оглашения результатов первого квартала.

Клиенты компании модернизировали программное обеспечение литографических сканеров, чтобы увеличить их производительность, поскольку профильные предприятия сейчас работают на пределе возможностей, пытаясь насытить рынок продукцией. Спрос подогревается и распространением сетей 5G, а также интересом к теме искусственного интеллекта. В первом квартале ASML отгрузила девять литографических сканеров для работы с EUV, но выручку засчитала только для семи единиц оборудования (1,1 млрд евро). По итогам года компания рассчитывает увеличить объёмы поставок EUV-сканеров на 30 %, а в следующем году поставить не менее 55 единиц оборудования данного класса.

По словам главы ASML, стремление США, Европы и Китая развивать локальное производство полупроводниковых компонентов приведёт к неэффективному использованию капитала, но компания от этого только выиграет, поскольку клиенты будут закупать больше литографических сканеров. На обретение достаточной технологической независимости у отдельных стран уйдут многие годы, как предупреждает руководство ASML. Действие лицензии на поставку EUV-систем в Китай до сих пор не возобновлено правительством Нидерландов.

Прогресс Intel в освоении 7-нм техпроцесса обеспечило успешное внедрение EUV-литографии

Вскоре после своего вступления в должность генерального директора Intel Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) заявил, что в клиентском сегменте компания сможет предложить 7-нм процессоры в 2023 году, а последовательные улучшения в литографии отныне будут делаться ежегодно. В своём интервью агентству Bloomberg глава Intel также объяснил, что рассчитывать на это позволяет прогресс компании в освоении EUV-литографии.

 Источник изображения: Bloomberg

Источник изображения: Bloomberg

Напомним, что под этим термином подразумевается литография со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением, длина волны которого позволяет создавать полупроводниковые компоненты с уменьшенной геометрией с меньшим количеством технологических проходов и сопутствующей оснастки. Как только EUV-литография внедрена на производстве, дальнейшая работа по уменьшению размеров транзисторов пойдёт более гладко. Гелсингер признался в интервью Bloomberg, что конкуренты типа TSMC уже успели продвинуться в использовании EUV-литографии, пока Intel замешкалась с внедрением 10-нм техпроцесса.

Полгода назад, по словам главы Intel, специалисты компании поняли, как можно оптимально применить EUV-литографию при производстве 7-нм изделий, и потому сейчас руководство компании может с уверенностью рассчитывать на появление первых 7-нм продуктов марки собственного производства в 2023 году. Это, кстати, не отметает возможности использования мощностей подрядчиков Intel для производства 7-нм изделий. После 2023 года, как признался Патрик Гелсингер, компания будет ежегодно представлять последовательные улучшения к имеющимся техпроцессам, и это тоже станет заслугой успешного внедрения EUV-литографии.

Говоря о преимуществах новой попытки Intel выйти на рынок контрактных услуг, Гелсингер не стал скрывать, что расположение предприятий компании в США (а затем и в Европе) может стать для кого-то из клиентов решающим фактором при выборе подрядчика. При этом он призывает полагаться на все передовые технологии в литографии и интеллектуальную собственность Intel, которые в полном объёме будут доступны клиентам компании.

Intel претендует на весомую часть рынка контрактных услуг, ёмкость которого к 2025 году достигнет $100 млрд. Часть предприятий будет оптимизирована под выполнение собственных заказов, часть — под работу со сторонними клиентами, отдельные производственные линии смогут гибко перенастраиваться под оперативные потребности. Intel уже чувствует поддержку властей США и Европы в вопросе строительства новых предприятий в этих регионах, которые будут возведены в течение двух лет.

Intel открыта к сотрудничеству с TSMC, Samsung Electronics, UMC и GlobalFoundries. Их общие клиенты смогут работать над одними и теми же изделиями сразу с несколькими подрядчиками, и взаимная конкуренция не станет помехой для продуктивной кооперации. Говоря о причинах прошлых неудач Intel, нынешний глава компании упомянул как излишнюю концентрацию на внутренних амбициях, так и нарушение исполнительской дисциплины. Кроме того, Гелсингер отметил, что инструментарий разработчиков Intel в последние годы был изолирован от мировой экосистемы, и теперь перед компанией стоит задача добиться большей взаимозаменяемости с другими участниками рынка.

Полупроводниковое производство с применением EUV-литографии станет дешевле

Одна из причин отказа Intel от использования сканеров EUV для производства процессоров кроется в высоком уровне брака. Брак возникает от загрязнения фотошаблонов, а избежать этого можно только с помощью специальных защитных плёнок. Проблема в том, что до сих пор плёнок с необходимыми рабочими характеристиками для излучения EUV не было. Но с этого года всё должно измениться. К массовому производству защитных плёнок приступит компания Mitsui.

 Защитная плёнка компании ASML (обратите внимание, она не прозрачна, что усложняет проверку на дефекты). Источник изображения: ASML

Защитная плёнка компании ASML (обратите внимание, она не прозрачна, что усложняет проверку на дефекты). Источник изображения: ASML

Ранее считалось, что сканеры EUV в процессе облучения фотошаблона (маски) создают настолько мало загрязнения (разного рода твёрдых частиц), что маски не придётся специально защищать. По факту использования сканеров EUV компаниями Samsung и TSMC выяснилось, что маски всё-таки загрязняются, приводя к росту брака. От этого никто из них использовать сканеры EUV не перестал, но процесс проверки фотошаблонов на дефекты существенно усложнился — эту работу приходится делать часто и тщательно.

Параллельно растёт сложность изготовления фотошаблонов и увеличивается число необходимых для изготовления одного чипа фотошаблонов. Например, для современных 193-нм сканеров стоимость одной маски доходит до $100 тыс., а стоимость маски для EUV доходит до $300 тыс. Для выпуска 32-нм чипа требовалось 50 масок, а для 16-нм уже необходимо до 75 фотошаблонов. Всё это означает, что фотошаблоны необходимо защищать как можно лучше.

Проблема с масками для проекции EUV возникла по той причине, что очень немного материалов могут выдержать среду в рабочей камере сканера. Более того, поскольку в случае EUV проекция ведётся с помощью отражения в системе зеркал, а не на просвет, как для 193-нм сканеров, 13,5-нм луч дважды проходит сквозь защитную плёнку, разогревая её до температур на уровне 1000 °C. Также защитная плёнка должна быть прозрачной для длины волны луча экспозиции, что накладывает дополнительные трудности, ведь сюда ещё добавляется прочность.

 Перспективная защитная плёнка на углеродных нанотрубках (прозрачная для оптической инспекции). Источник изображения: Imec

Перспективная защитная плёнка на углеродных нанотрубках (прозрачная для оптической инспекции). Источник изображения: Imec

Создать защитную плёнку для сканеров EUV смогла компания ASML, которая является единственным в мире производителем сканеров этого диапазона. Её плёнки не могут похвастаться рекордными характеристиками, например, уровень прозрачности у них всего 90 % на мощности 400 Вт, что снижает производительность сканеров на 20 %. Но это лучше, чем ничего. Но по-настоящему хорошая новость заключается в том, что ASML передала права на производство защитных EUV-плёнок компании Mitsui. Утверждается, что Mitsui уже установила необходимое для производства оборудование и готова в этом году начать массовое производство защитных плёнок. Надёжный поставщик с продукцией со стабильными характеристиками — это то, что может сделать производство чипов с использованием сканеров EUV надёжнее и дешевле.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Майнинговая компания Highwire планируют использовать попутный газ для добычи криптовалют в Австралии 58 мин.
Предзаказы на новый MacBook Air 2022 на базе Apple M2 стартуют 8 июля — поставки начнутся 15 июля 2 ч.
ТECNO представила серию смартфонов CAMON 19 — флагман Camon 19 PRO получил чип MediaTek Helio G96 3 ч.
На «Иннопроме» показали SSD на российском контроллере Kraftway 3 ч.
Германия опубликовала план по защите спутников от кибератак 3 ч.
PNY выпустила EliteX-PRO — карманный SSD с интерфейсом USB 3.2 Gen 2×2 и скоростью до 1600 Мбайт/с 4 ч.
Запуск обновлённого Большого адронного коллайдера на полную мощность в два раза ускорит научные исследования 4 ч.
Смартфон Oppo A97 5G получит 6,56" дисплей FHD+ и 48-Мп камеру 5 ч.
Intel сама протестировала неэталонную видеокарту Arc A380 и назвала её хорошим вариантом для мейнстримного гейминга 5 ч.
Плата Firefly ITX-3568JQ для коммерческих устройств оснащена чипом Rockchip RK3568 6 ч.