Comment TSMC et ASML prévoient d'accéder au nœud de processus 2 nm

Comment TSMC et ASML prévoient d'accéder au nœud de processus 2 nm

Avec la sortie demain du Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro et le iPad Air (2020), les consommateurs du monde entier pourront faire l'expérience d'un chipset 5 nm pour la première fois. Construit par TSMC, la fonderie indépendante numéro un de la planète, le chausse-pied A14 Bionic d'Apple embarque 11,8 milliards de transistors inimaginables dans un circuit intégré. Cela se compare aux 8,5 milliards de transistors utilisés par l'A13 Bionic.

TSMC et ASML se tournent vers les puces 3 nm et 2 nm

Le Kirin 9000 5 nm de Huawei alimente la série Mate 40, mais contrairement à Apple, le nombre de puces Kirin 5 nm est limité en raison d'un changement de règle du département américain du Commerce qui empêche les fonderies utilisant une technologie de fabrication américaine de livrer à Huawei. La société a commandé 15 millions de puces 5 nm, mais n'a reçu que 8,8 millions jusqu'à ce que le changement de règle entre en vigueur à la mi-septembre. Huawei utilise non seulement sa puce 5 nm pour alimenter son nouveau téléphone phare, mais l'utilise également pour alimenter les stations de base du réseau 5G et la suite de son téléphone pliable (le Mate X2). L'année prochaine, Samsung publierait deux puces Exynos 5 nm tandis que Qualcomm rejoindra le club avec le Snapdragon 875.

Mais des entreprises comme TSMC et Samsung n'auront même pas le temps de se féliciter de leurs composants 5 nm. En effet, les deux fonderies travaillent déjà sur le nœud de processus 3 nm. En 1965, le co-fondateur d'Intel, Gordon Moore, a observé que la densité des transistors sur une puce doublait chaque année. Il a ensuite révisé cela en doublant la densité des transistors tous les deux ans. Cela laisse donc peu de temps pour célébrer.

L'un des outils développés pour maintenir la loi de Moore en vie est la lithographie ultraviolette extrême (EUV). La lithographie est utilisée pour imprimer des circuits sur de fines tranches de silicium. Lorsque vous pensez à la taille d'un chipset et aux milliards de transistors qui doivent être placés à l'intérieur, vous pouvez comprendre que des marques extrêmement fines doivent être faites à l'intérieur d'une puce. EUV utilise des faisceaux ultraviolets pour rendre cela possible. Le nœud N5 avec lequel TSMC travaille peut utiliser 5 nm pour jusqu'à 14 couches. Le nœud de processus 3 nm pourrait fournir une augmentation de puissance allant jusqu'à 15% au même nombre de transistors que 5 nm, et une réduction jusqu'à 30% de la consommation d'énergie (aux mêmes vitesses d'horloge et complexité).

La société néerlandaise de lithographie ASML affirme qu'à 3 nm, la lithographie peut être utilisée sur plus de 20 couches. Peter Wennink, PDG d'ASML, déclare: "Je pense que sur le N5 en logique, nous sommes plus de 10 couches et dans N3, nous serons plus de 20 et nous voyons en fait que ramper. C'est juste le fait que cela donne tellement plus avantage de passer à la modélisation unique et de supprimer ces stratégies DUV (Deep ultraviolet) à motifs multiples, ce qui est également vrai pour la DRAM. Lorsqu'une seule exposition lithographique ne produit pas une impression de résolution nette, des expositions à double motif sont utilisées. Les fabricants de puces de mémoire (RAM et NAND) s'appuient sur ce processus.

TSMC prévoit d'utiliser des transistors FinFET pour son mode 3 nm avant de passer à GAAFET (gate all around) pour les puces 2 nm. Contrairement à FinFET, qui n'entoure pas un canal de tous les côtés, GAA entoure un canal à l'aide d'un Gate. Cette dernière méthode rend les fuites de courant presque négligeables.

Peter Wennink, PDG d'ASML, déclare que l'entreprise doit suivre les règles du département américain du Commerce lorsqu'il s'agit d'expédier des systèmes de lithographie vers des fonderies chinoises comme SMIC. L'exécutif a déclaré: "ASML exige une licence d'exportation américaine pour les systèmes ou les pièces expédiés directement des États-Unis aux clients concernés par les règles. Bien que ce ne soit pas une politique de commenter les clients individuels, nous visons à servir et à soutenir tous nos clients du monde entier au meilleur de nos capacités, tout en étant, bien sûr, en conformité avec les lois et réglementations fixées par les juridictions où nous opérons. SMIC est la plus grande fonderie de Chine et travaille actuellement sur un nœud de processus de 7 nm. la production de pointe se fait à 14 nm. Le SMIC a besoin de machines lithographiques plus avancées mais est actuellement bloqué par le changement de règle du département américain du Commerce.

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