Cómo TSMC y ASML planean acceder al nodo de proceso de 2 nm

porFlorian Publicado en
Con el lanzamiento de mañana de Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro y el iPad Air (2020), los consumidores de todo el mundo podrán experimentar un conjunto de chips de 5 nm por primera vez. Construido por TSMC, la fundición independiente número uno del mundo, el calzador A14 Bionic de Apple incluye 11,8 millones de transistores inimaginables en un circuito integrado. Esto se compara con los 8,5 millones de transistores utilizados por el A13 Bionic.

TSMC y ASML pasan a chips de 3 nm y 2 nm

El Kirin 9000 de 5 nm de Huawei alimenta la serie Mate 40, pero a diferencia de Apple, la cantidad de chips Kirin de 5 nm es limitada debido a un cambio en la regla del Departamento de Comercio de EE. UU. que impide que las fundiciones utilicen tecnología fabricada en EE. UU. huawei. La compañía ordenó 15 millones de chips de 5 nm, pero solo recibió 8,8 millones hasta que el cambio de reglas entró en vigencia a mediados de septiembre. Huawei no solo usa su chip de 5 nm para alimentar su nuevo teléfono insignia, sino que también lo usa para alimentar las estaciones base de la red 5G y la secuela de su teléfono plegable (el Mate X2). El próximo año, Samsung lanzaría dos chips Exynos de 5 nm, mientras que Qualcomm se unirá al club con el Snapdragon 875.

Pero empresas como TSMC y Samsung ni siquiera tendrán tiempo de elogiar sus componentes de 5 nm. Esto se debe a que ambas fundiciones ya están trabajando en el nodo de proceso de 3 nm. En 1965, el cofundador de Intel, Gordon Moore, observó que la densidad de transistores en un chip se duplicaba cada año. Luego revisó esto duplicando la densidad de los transistores cada dos años. Eso deja poco tiempo para celebrar.

Una de las herramientas desarrolladas para mantener viva la Ley de Moore es la Litografía Ultravioleta Extrema (EUV). La litografía se utiliza para imprimir circuitos en obleas delgadas de silicio. Cuando piensa en el tamaño de un chipset y los miles de millones de transistores que deben colocarse en su interior, puede comprender que se deben hacer marcas extremadamente finas dentro de un chip. EUV utiliza rayos ultravioleta para hacer esto posible. El nodo N5 con el que está trabajando TSMC puede usar 5 nm para hasta 14 capas. El nodo de proceso de 3 nm podría proporcionar hasta un 15% de aumento de potencia con la misma cantidad de transistores que 5 nm, y hasta un 30% de reducción en el consumo de energía (a las mismas velocidades de reloj y complejidad).

La empresa holandesa de litografía ASML afirma que, a 3 nm, la litografía se puede utilizar en más de 20 capas. Peter Wennink, CEO de ASML, dice: "Creo que en el N5 en lógica tenemos más de 10 capas y en N3 tendremos más de 20 y de hecho vemos ese rastreo. Es solo el hecho de que esto da mucho más beneficio al cambio para el modelado único y la eliminación de esas estrategias DUV (Ultravioleta profundo) de múltiples patrones, lo que también es cierto para DRAM. Cuando una sola exposición litográfica no produce una impresión de resolución nítida, se utilizan exposiciones de patrón dual. y NAND) se basan en este proceso.

TSMC planea usar transistores FinFET para su modo de 3 nm antes de cambiar a GAAFET (puerta alrededor) para chips de 2 nm. A diferencia de FinFET, que no rodea un canal en todos los lados, GAA rodea un canal mediante una puerta. El último método hace que la fuga de corriente sea casi insignificante.

Peter Wennink, director ejecutivo de ASML, dice que la empresa debe seguir las reglas del Departamento de Comercio de EE. UU. Cuando se trata de enviar sistemas de litografía a fundiciones chinas como SMIC. El ejecutivo dijo: "ASML requiere una licencia de exportación de EE. UU. Para sistemas o piezas enviadas directamente desde EE. UU. A clientes afectados por las reglas. Si bien no es una política comentar sobre clientes individuales, nuestro objetivo es servir y apoyar a todos nuestros clientes en todo el mundo de la mejor manera posible, cumpliendo por supuesto con las leyes y regulaciones establecidas por las jurisdicciones en las que operamos. SMIC es la fundición más grande de China y actualmente está trabajando en un nodo de proceso de 7 nm. La producción máxima es de 14 nm. SMIC necesita máquinas litográficas más avanzadas, pero actualmente está estancado por el cambio de reglas del Departamento de Comercio de EE. UU.

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