Πώς η TSMC και η ASML σχεδιάζουν να αποκτήσουν πρόσβαση στον κόμβο διεργασίας 2nm

από τηνFlorian δημοσιεύθηκε στις
Με την αυριανή κυκλοφορία του Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro και τα iPad Air (2020), οι καταναλωτές σε όλο τον κόσμο θα μπορούν να δοκιμάσουν ένα chipset 5nm για πρώτη φορά. Κατασκευασμένο από την TSMC, το νούμερο ένα ανεξάρτητο χυτήριο στον κόσμο, το κέρατο παπουτσιών A14 Bionic της Apple συσκευάζει ένα ασύλληπτο 11,8 δισεκατομμύρια τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα. Αυτό συγκρίνεται με τα 8,5 δισεκατομμύρια τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται από το A13 Bionic.

Τα TSMC και ASML στρέφονται σε τσιπ 3nm και 2nm

Το 9000nm Kirin 5 της Huawei τροφοδοτεί τη σειρά Mate 40, αλλά σε αντίθεση με την Apple, ο αριθμός των τσιπ Kirin 5 nm είναι περιορισμένος λόγω μιας αλλαγής στον κανόνα του Υπουργείου Εμπορίου των ΗΠΑ που εμποδίζει τα χυτήρια να χρησιμοποιούν τεχνολογία κατασκευής ΗΠΑ για παράδοση σε Huawei. Η εταιρεία παρήγγειλε 15 εκατομμύρια τσιπ 5nm, αλλά έλαβε μόνο 8,8 εκατομμύρια μέχρι να τεθεί σε ισχύ η αλλαγή κανόνα στα μέσα Σεπτεμβρίου. Η Huawei όχι μόνο χρησιμοποιεί το τσιπ 5 nm για να τροφοδοτήσει το νέο της ναυαρχίδα, αλλά το χρησιμοποιεί επίσης για την τροφοδοσία σταθμών βάσης δικτύου 5G και τη συνέχεια του αναδιπλούμενου τηλεφώνου της (το Mate X2). Το επόμενο έτος, η Samsung θα κυκλοφορήσει δύο τσιπ Exynos 5nm ενώ η Qualcomm θα ενταχθεί στο κλαμπ με τον Snapdragon 875.

Αλλά εταιρείες όπως η TSMC και η Samsung δεν θα έχουν καν χρόνο να επαινέσουν τα εξαρτήματά τους 5nm. Αυτό συμβαίνει επειδή και τα δύο χυτήρια εργάζονται ήδη στον κόμβο διεργασίας 3nm. Το 1965, ο συνιδρυτής της Intel, Gordon Moore, παρατήρησε ότι η πυκνότητα των τρανζίστορ σε ένα τσιπ διπλασιαζόταν κάθε χρόνο. Στη συνέχεια το αναθεώρησε διπλασιάζοντας την πυκνότητα των τρανζίστορ κάθε δύο χρόνια. Έτσι αφήνει λίγο χρόνο για να γιορτάσουμε.

Ένα από τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν για να διατηρηθεί ζωντανός ο νόμος του Μουρ είναι η ακραία υπεριώδης λιθογραφία (EUV). Η λιθογραφία χρησιμοποιείται για την εκτύπωση κυκλωμάτων σε λεπτές γκοφρέτες πυριτίου. Όταν σκέφτεστε το μέγεθος ενός chipset και τα δισεκατομμύρια τρανζίστορ που πρέπει να τοποθετηθούν μέσα, μπορείτε να καταλάβετε ότι πρέπει να σημειωθούν εξαιρετικά λεπτά σημάδια μέσα σε ένα τσιπ. Το EUV χρησιμοποιεί υπεριώδεις ακτίνες για να το κάνει αυτό δυνατό. Ο κόμβος N5 με τον οποίο λειτουργεί το TSMC μπορεί να χρησιμοποιήσει 5nm για έως και 14 επίπεδα. Ο κόμβος διεργασίας 3nm θα μπορούσε να προσφέρει έως και 15% αύξηση ισχύος στον ίδιο αριθμό τρανζίστορ με τα 5nm και έως και 30% μείωση στην κατανάλωση ενέργειας (με τις ίδιες ταχύτητες ρολογιού και πολυπλοκότητα ).

Η ολλανδική εταιρεία λιθογραφίας ASML ισχυρίζεται ότι στα 3 nm, η λιθογραφία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περισσότερα από 20 στρώματα. Ο Peter Wennink, Διευθύνων Σύμβουλος της ASML, λέει: «Νομίζω ότι στο N5 στη λογική είμαστε πάνω από 10 επίπεδα και στο N3 θα είμαστε πάνω από 20 και στην πραγματικότητα βλέπουμε αυτό το crawling. Είναι απλώς το γεγονός ότι αυτό δίνει πολύ περισσότερα οφέλη στην εναλλαγή για ενιαία μοντελοποίηση και κατάργηση αυτών των στρατηγικών DUV (Deep Ultraviolet) πολλαπλών σχεδίων, κάτι που ισχύει και για τη DRAM. Όταν μια μεμονωμένη λιθογραφική έκθεση δεν δημιουργεί εντύπωση ευκρινούς ανάλυσης, χρησιμοποιούνται εκθέσεις διπλού μοτίβου. Οι κατασκευαστές τσιπ μνήμης (RAM και NAND) βασίζονται σε αυτή τη διαδικασία.

Η TSMC σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει τρανζίστορ FinFET για τη λειτουργία 3 nm πριν μεταβεί σε GAAFET (πύλη γύρω γύρω) για τσιπ 2 nm. Σε αντίθεση με το FinFET, το οποίο δεν περιβάλλει ένα κανάλι από όλες τις πλευρές, το GAA περιβάλλει ένα κανάλι χρησιμοποιώντας μια πύλη. Η τελευταία μέθοδος καθιστά τη διαρροή ρεύματος σχεδόν αμελητέα.

Ο Peter Wennink, Διευθύνων Σύμβουλος της ASML, λέει ότι η εταιρεία πρέπει να ακολουθεί τους κανόνες του Υπουργείου Εμπορίου των ΗΠΑ όσον αφορά την αποστολή συστημάτων λιθογραφίας σε κινεζικά χυτήρια όπως το SMIC. Το στέλεχος είπε, "Η ASML απαιτεί άδεια εξαγωγής των ΗΠΑ για συστήματα ή ανταλλακτικά που αποστέλλονται απευθείας από τις ΗΠΑ σε πελάτες που επηρεάζονται από τους κανόνες. Αν και δεν είναι πολιτική να σχολιάζουμε μεμονωμένους πελάτες, στοχεύουμε στην εξυπηρέτηση και υποστήριξη όλων των πελατών μας σε όλο τον κόσμο στο μέγιστο των δυνατοτήτων μας, ενώ φυσικά συμμορφωνόμαστε με τους νόμους και τους κανονισμούς που ορίζονται από τις δικαιοδοσίες στις οποίες δραστηριοποιούμαστε. Το SMIC χρειάζεται πιο προηγμένα λιθογραφικά μηχανήματα, αλλά επί του παρόντος έχει σταματήσει λόγω της αλλαγής του κανόνα του Υπουργείου Εμπορίου των ΗΠΑ.

Για να διαβάσετε επίσης