Теги → gaafet

Samsung начнёт выпускать чипы по 2-нм техпроцессу с новыми транзисторами GAAFET в 2025 году

Компания Samsung накануне в рамках мероприятия Samsung Foundry Forum поделилась подробностями о сроках начала массового производства чипов с перспективными транзисторами GAAFET, а также обозначили, когда можно ожидать внедрения 2-нм технологии производства.

Здесь и далее источник: anandtech.com

Здесь и далее источник: anandtech.com

Транзисторы GAAFET (Gate-All-Around или транзисторы с круговым затвором) станут одной из ключевых технологий в полупроводниковом производстве по истечении жизненного цикла актуальных транзисторов 3D FinFET. С новыми транзисторами можно будет увеличить производительность процессоров и прочих компонентов при сниженном потреблении энергии. Компания Samsung уже неоднократно заявляла, что внедрение первого поколения GAAFET будет осуществляться по нормам 3 нм в разновидностях 3GAE и 3GAP. 

Как ожидается, когда стандартная на сегодняшний день технология FinFET исчерпает свои возможности, полупроводниковая индустрия переключится на конструкцию «нанолистов» GAAFET. Каждый из крупнейших мировых производителей по-своему обозначает реализацию данной технологии. У Intel это RibbonFET, а у Samsung — MBCFET (multi-bridge channel FET). Но во всех случаях используется один принцип — переменные ширина и число проводящих каналов-нанолистов, что позволяет улучшить контроль над током. На транзисторах FinFET используются несколько рёбер (или «плавников»), обеспечивающих фиксированный размер канала, в то время как GAAFET позволяет варьировать размеры каналов, и транзистор можно оптимизировать под каждую конкретную задачу — повышая производительность или понижая потребление энергии.

В течение последних лет все крупные производители обсуждали технологию GAAFET на профильных мероприятиях. В июле этого года на мероприятии Intel Accelerated компания рассказала о дальнейшем развитии технологий. Переход на GAAFET (Intel RibbonFET) ожидается в 2024 году в соответствии с техпроцессом 2 нм. TSMC же планирует оставаться с FinFET, используя данное решение даже в техпроцессе 3 нм, в то время как внедрение Gate-All-Around будет ознаменовано переходом на 2 нм. Точные сроки тайваньский производитель пока не сообщает, поскольку ожидает относительно долгосрочной работы линий N5 (5 нм) и N3 (3 нм).

Тем временем Samsung ещё в 2019 году заявила о создании прототипа чипа на основе 3-нм GAA-транзисторов. Пару месяцев назад она сообщила о планах запустить массовое производство таких чипов уже в 2022 году. Теперь компания подтвердила свои намерения и уточнила сроки. Старший вице-президент Samsung Foundry по стратегии рынка Мун Су Кан (MoonSoo Kang) представил следующий график производства компонентов на основе технологии GAAFET:

  • производство продукции по технологии 3GAE стартует в конце 2022 года;
  • производство продукции по технологии 3GAP начнётся в конце 2023 года;
  • подготовка к технологии 2GAP займёт ещё 2 года, массовое производство запланировано на 2025 год.

Он также уточнил, что речь идёт о планах по производству компонентов — выход потребительских товаров на рынок будет зависеть от клиентов Samsung и их собственных графиков. Исходя из этого, имеет смысл добавить один или два квартала (3–6 месяцев), поэтому продукция на основе 2GAP достигнет потребителя в 2026 году.

Первое поколение 3-нм техпроцесса будет доступно только собственному подразделению Samsung

Компания TSMC не раз заявляла, что начнёт серийное производство 3-нм продукции во второй половине 2022 года, но при этом будет придерживаться традиционной структуры транзисторов FinFET. Конкурирующая Samsung готова предложить 3-нм техпроцесс в сопоставимые сроки, причём с новой структурой транзисторов с окружающим затвором. Эксперты считают, что первым клиентом Samsung на этом направлении станет сама корейская компания.

Источник изображения: Weibo

Источник изображения: Weibo

На подобные мысли аналитиков наталкивает, как отмечает Business Korea, просочившийся в китайские социальные сети слайд с мероприятия Samsung для клиентов, которое состоялось в этом месяце. Перспективный план перехода на новые техпроцессы подразумевает использование техпроцесса 3GAP с более сложной структурой в 2023 году. Ранее считалось, что Samsung начнёт выпуск 3-нм продукции по более простой технологии 3GAE в 2022 году, и представителям AnandTech удалось подтвердить по официальным каналам, что данный план всё ещё в силе.

Исчезновение техпроцесса 3GAE со слайда Samsung для клиентов может объясняться решением компании использовать первое поколение технологии для своих собственных нужд. По словам представителей компании, переговоры с клиентами об использовании GAE тоже ведутся. За счёт перехода на 3-нм техпроцесс Samsung стремится добиться увеличения плотности размещения транзисторов на 35 %, их производительность увеличится на 15 %, либо удастся снизить энергопотребление на 30 %. Недавно компания объявила, что совместно с Synopsys уже получила первые цифровые проекты 3-нм изделий, использующих структуру транзисторов GAA с окружающим затвором.

Samsung собирается начать массовое производство 4-нм продуктов первого поколения в этом полугодии, до второго поколения данная технология дозреет уже в следующем году. TSMC освоит опытное производство 4-нм компонентов в этом квартале. Представители Qualcomm ранее выразили опасение, что серийные 3-нм процессоры в исполнении Samsung смогут появиться не ранее 2024 года.

Samsung освоит массовое производство 3-нм изделий не ранее 2024 года

Компания Samsung Electronics в освоении технологических норм 3 нм изначально делала ставку на транзисторный канал, полностью окружённый затворами (GAAFET), и при этом обещала внедрить технологию в массовое производство едва ли не быстрее основного конкурента, TSMC. Сейчас осведомлённые источники сообщают, что появления 3-нм серийных изделий в исполнении Samsung придётся подождать до 2024 года.

Источник изображения: SemiAnalysis

Источник изображения: SemiAnalysis

В начале 2019 года, как отмечает ресурс SemiAnalysis, компания Samsung Electronics рассчитывала внедрить 3-нм техпроцесс в разновидности 3GAE к концу 2020 года на стадии опытного производства, а к концу 2021 года перейти к массовому производству. По сравнению с 7-нм технологией, планировалось обеспечить увеличение скорости переключения транзисторов на 35 %, снижение энергопотребления на 50 %, а плотность размещения транзисторов должна была увеличиться на 45 %. В настоящее время целевые показатели пересмотрены в сторону ухудшения. Например, прирост в быстродействии сокращён до 10 %, показатель увеличения плотности сократился до 25 %, по уровню энергопотребления прогресс ухудшился до 20 %.

Очевидная задержка с внедрением 3-нм технологии будет компенсирована появлением так называемого 4-нм техпроцесса (4LPP). Помимо самой Samsung, его будет использовать и компания Qualcomm, для которой корейский гигант будет выпускать полупроводниковые компоненты по контракту. Один из вице-президентов Qualcomm на мероприятии, организованном Applied Materials, заявил о возможности появления серийных продуктов с технологией GAE лишь в 2023 году, с более реалистичным сроком в виде 2024 года. Легко догадаться, что речь шла именно о 3-нм техпроцессе в исполнении Samsung Electronics и дочерней компании Samsung Foundry. Для собственных нужд корейский гигант начнёт использовать 3-нм техпроцесс не ранее второй половины 2023 года. Скорее всего, к 2024 году конкурирующая TSMC уже сможет предложить 2-нм технологию. Сейчас тайваньская компания уже строит профильные предприятия, а во второй половине следующего года будет освоен массовый выпуск 3-нм изделий.

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.

Samsung создала прототип 3-нм полупроводников GAAFET

Как сообщило корейское агентство Maeil Economy, Samsung удалось создать прототип первого 3-нм техпроцесса. При этом компания ставит цель к 2030 году стать производителем полупроводников номер один в мире. Сегодня Samsung является одним из лидеров 7-нм техпроцесса с литографией в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (EUV).

3-нм нормы производства основаны на технологии транзисторов с горизонтальным расположением каналов и круговым затвором (Gate-All-Around Field-Effect Transistor — GAAFET), которая отличается от индустриального стандарта FinFET с вертикальным расположением каналов. Таким образом, вместо «плавника» (fin) теперь используется своего рода «нанопровод». Если прежде затвор окружал канал только с трёх из четырёх сторон, что приводило к избыточным утечкам тока, то теперь используется круговой затвор, полностью опоясывающий канал.

В затворе используется три нанолиста, проходящие между стоком и истоком, в результате достигается значительное снижение сложности формирования рисунка, а размеры затвора достаточно крупные, чтобы гарантировать надёжность и производительность. Благодаря такому подходу улучшается контроль над каналом, что принципиально важно при уменьшении размера узла. Более эффективная конструкция транзистора обеспечивает огромный скачок производительности на ватт по сравнению с 5-нм процессом FinFET.

Оптимизация технологии по сравнению с 5-нм процессом FinFET обещает уменьшить размер кристаллов на 35 % с одновременным сокращением энергопотребления вдвое. А при сохранении уровня рабочего напряжения производительность может быть повышена на треть.

В 2017 году Samsung заявляла, что будет использовать 4-нм техпроцесс GAAFET уже в 2020 году. Но скептически настроенные отраслевые аналитики, включая вице-президента Gartner Самуэля Вана (Samuel Wang), тогда сочли эту задачу чрезвычайно амбициозной и полагали, что наладить массовое производство чипов GAAFET компании удастся не раньше 2022 года. Однако недавно господин Ван признал, что Samsung, похоже, удастся приступить к использованию техпроцесса GAAFET раньше, чем можно было ожидать.

А если у Samsung уже есть рабочий прототип 3-нм техпроцесса, это может свидетельствовать, что компания стала ближе к своей цели. В начале этого года Samsung объявила о намерении начать массовое производство по 3-нм техпроцессу GAAFET уже в 2021 году. Технология позволит преодолеть имеющиеся ограничения в производительности и масштабируемости FinFET.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
AMAX LiquidMax TL40-X3 — мощная рабочая станция с СЖО для двух CPU и четырёх GPU 7 ч.
Облачные Mac'и: в AWS появились EC2-инстансы с Apple M1 8 ч.
Стали известны названия моделей и ожидаемые цены материнских плат MSI на чипсете Intel B660 9 ч.
Россия и Индия рассматривают возможность совместного освоения Луны 12 ч.
SpaceX получит контракт NASA на три дополнительных пилотируемых полёта к МКС 12 ч.
Аналитики предрекли NVIDIA светлое будущее в метавселенной вне зависимости от перспектив с Arm 15 ч.
Великобритания определилась с выбором следующего поколения ядерных реакторов для модульных АЭС — ими станут реакторы с газовым охлаждением 16 ч.
Швейцарский четвероногий колёсный робот научился вставать на задние конечности 16 ч.
NASA провело статические огневые испытания макета ускорителя ракеты-носителя следующего поколения 17 ч.
Nissan представила прототип лунохода с полным приводом e-4ORCE 17 ч.