Jak TSMC a ASML plánují přístup k 2nm procesnímu uzlu

, vyrábí jejFlorian publikováno dne
Se zítřejším vydáním Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro a další iPad Air (2020), spotřebitelé po celém světě budou moci poprvé zažít 5nm čipovou sadu. Botník Apple A14 Bionic, vyrobený společností TSMC, světovou nezávislou slévárnou číslo jedna, obsahuje nepředstavitelných 11,8 miliardy tranzistorů do integrovaného obvodu. To je srovnatelné s 8,5 miliardami tranzistorů používaných A13 Bionic.

TSMC a ASML přecházejí na 3nm a 2nm čipy

9000nm Kirin 5 od Huawei pohání řadu Mate 40, ale na rozdíl od Applu je počet 5nm čipů Kirin omezený kvůli změně pravidel Ministerstva obchodu USA, která brání slévárnám, které používají technologii vyrobenou v USA, dodávat Huawei. Společnost objednala 15 milionů 5nm čipů, ale obdržela pouze 8,8 milionu, dokud změna pravidel vstoupila v platnost v polovině září. Huawei využívá svůj 5nm čip nejen k napájení svého nového vlajkového telefonu, ale také jej používá k napájení základnových stanic sítě 5G a pokračování svého skládacího telefonu (Mate X2). Příští rok Samsung vydá dva 5nm čipy Exynos, zatímco Qualcomm se připojí ke klubu se Snapdragonem 875.

Společnosti jako TSMC a Samsung ale ani nestihnou pochválit své 5nm komponenty. Důvodem je, že obě slévárny již pracují na procesním uzlu 3nm. V roce 1965 spoluzakladatel společnosti Intel Gordon Moore zjistil, že hustota tranzistorů na čipu se každoročně zdvojnásobuje. Poté to revidoval zdvojnásobením hustoty tranzistorů každé dva roky. Na oslavu tak zbývá málo času.

Jedním z nástrojů vyvinutých k udržení Moorova zákona naživu je extrémní ultrafialová litografie (EUV). Litografie se používá k tisku obvodů na tenké plátky křemíku. Když se zamyslíte nad velikostí čipové sady a miliardami tranzistorů, které musí být umístěny uvnitř, pochopíte, že uvnitř čipu musí být vytvořeny extrémně jemné značky. EUV k tomu využívá ultrafialové paprsky. Uzel N5, se kterým TSMC pracuje, může využívat 5nm až pro 14 vrstev. Procesní uzel 3nm by mohl zajistit až 15% nárůst výkonu při stejném počtu tranzistorů jako 5nm a až 30% snížení spotřeby energie (při stejných rychlostech a složitosti).

Nizozemská litografická společnost ASML tvrdí, že na 3nm lze litografii použít ve více než 20 vrstvách. Peter Wennink, generální ředitel společnosti ASML, říká: „Myslím si, že na logice N5 máme více než 10 vrstev a v N3 nám bude více než 20 a ve skutečnosti to procházení vidíme. Je to jen fakt, že to přináší mnohem větší užitek z přepínání k jednorázovému modelování a odstranění těchto vícevzorkových strategií DUV (Deep Ultraviolet), což platí i pro DRAM. Když jedna litografická expozice nevyvolává dojem ostrého rozlišení, používají se expozice s duálním vzorem. Výrobci paměťových čipů (RAM a NAND) spoléhají na tento proces.

TSMC plánuje použít tranzistory FinFET pro svůj 3nm režim před přepnutím na GAAFET (brána všude kolem) pro 2nm čipy. Na rozdíl od FinFET, který neobklopuje kanál ze všech stran, GAA obklopuje kanál pomocí brány. Díky posledně uvedené metodě je únik proudu téměř zanedbatelný.

Peter Wennink, generální ředitel společnosti ASML, říká, že společnost musí dodržovat pravidla amerického ministerstva obchodu, pokud jde o přepravu litografických systémů do čínských sléváren, jako je SMIC. Výkonný ředitel uvedl: „ASML vyžaduje americkou exportní licenci na systémy nebo součásti dodávané přímo z USA zákazníkům, kterých se pravidla týkají. Přestože není zásadou komentovat jednotlivé zákazníky, snažíme se sloužit a podporovat všechny naše zákazníky. po celém světě, jak nejlépe umíme, přičemž samozřejmě dodržujeme zákony a předpisy stanovené jurisdikcemi, ve kterých působíme. SMIC je největší slévárna v Číně a v současné době pracuje na 7nm procesním uzlu. 14nm SMIC potřebuje pokročilejší litografické stroje, ale v současné době je zastaven změnou pravidel amerického ministerstva obchodu.

Pro čtení také