Kuidas TSMC ja ASML plaanivad juurdepääsu 2 nm protsessisõlmele

Koos homse ilmumisega Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro ja iPad Air (2020), tarbijad üle kogu maailma saavad esmakordselt kogeda 5nm kiibikomplekti. Maailma suurima sõltumatu valukoja TSMC poolt ehitatud Apple'i A14 Bionic kingapaber koondab integraallülitusse mõeldamatud 11,8 miljardit transistorit. Seda võrreldakse A8,5 Bionicu kasutatud 13 miljardi transistoriga.

TSMC ja ASML muutuvad 3nm ja 2nm kiipidele

Huawei 9000 nm Kirin 5 toidab Mate 40 seeriat, kuid erinevalt Apple'ist on 5 nm Kirin kiipide arv piiratud USA kaubandusministeeriumi reeglimuudatuse tõttu, mis takistab valukodadel USA-s toodetud tehnoloogiat tarnimisel. Huawei. Ettevõte tellis 15 miljonit 5nm kiipi, kuid sai vaid 8,8 miljonit kuni reeglimuudatuse jõustumiseni septembri keskel. Huawei ei kasuta mitte ainult oma 5nm kiipi oma uue lipulaeva telefoni toiteks, vaid kasutab seda ka 5G võrgu tugijaamade ja oma kokkupandava telefoni järge (Mate X2) toiteks. Järgmisel aastal annab Samsung välja kaks 5nm Exynose kiipi, samas kui Qualcomm liitub klubiga Snapdragon 875-ga.

Kuid sellistel ettevõtetel nagu TSMC ja Samsung pole aega isegi oma 5nm komponente kiita. Seda seetõttu, et mõlemad valukojad töötavad juba 3nm protsessisõlme kallal. 1965. aastal täheldas Inteli kaasasutaja Gordon Moore, et kiibil olevate transistoride tihedus kahekordistus igal aastal. Seejärel vaatas ta selle üle, kahekordistades transistoride tihedust iga kahe aasta järel. Nii et tähistamiseks jääb vähe aega.

Üks Moore'i seaduse elushoidmiseks välja töötatud tööriistu on äärmuslik ultraviolettlitograafia (EUV). Litograafiat kasutatakse vooluringide printimiseks õhukestele räniplaatidele. Kui mõelda kiibistiku suurusele ja miljarditele transistoridele, mis sinna sisse tuleb panna, võib aru saada, et kiibi sisse tuleb teha ülipeeneid jälgi. EUV kasutab selle võimaldamiseks ultraviolettkiiri. N5 sõlm, millega TSMC töötab, võib kasutada 5nm kuni 14 kihi jaoks. 3 nm protsessisõlm võib pakkuda kuni 15% võimsuse kasvu sama arvu transistoride kui 5 nm juures ja kuni 30% energiatarbimise vähenemist (sama taktsageduse ja keerukusega).

Hollandi litograafiafirma ASML väidab, et 3nm juures saab litograafiat kasutada üle 20 kihi. ASML-i tegevjuht Peter Wennink ütleb: "Ma arvan, et N5 puhul on meil loogika järgi üle 10 kihi ja N3 puhul on meil üle 20 ja me näeme seda roomamist. See on lihtsalt tõsiasi, et see annab üleminekule palju rohkem kasu ühele modelleerimisele ja nende mitme mustriga DUV (Deep Ultraviolet) strateegiate eemaldamisele, mis kehtib ka DRAM-i puhul. Kui üks litograafiline säritus ei jäta terava eraldusvõime muljet, kasutatakse kahe mustriga säritust.Mälukiipide (RAM) tootjad ja NAND) tuginevad sellele protsessile.

TSMC kavatseb oma 3 nm režiimi jaoks kasutada FinFET-i transistore, enne kui lülitub GAAFET-ile (värav kõikjal) 2 nm kiipide jaoks. Erinevalt FinFET-ist, mis ei ümbritse kanalit kõikidest külgedest, ümbritseb GAA kanalit värava abil. Viimane meetod muudab voolulekke peaaegu tühiseks.

ASML-i tegevjuht Peter Wennink ütleb, et ettevõte peab järgima USA kaubandusministeeriumi reegleid, kui tegemist on litograafiasüsteemide tarnimisega Hiina valukodadesse, nagu SMIC. Juht ütles: "ASML nõuab USA ekspordilitsentsi süsteemide või osade jaoks, mis tarnitakse otse USA-st klientidele, keda eeskirjad mõjutavad. Kuigi üksikute klientide kommenteerimine ei ole poliitika, on meie eesmärk teenindada ja toetada kõiki oma kliente. üle maailma oma võimaluste piires, järgides samal ajal seadusi ja määrusi, mis on kehtestatud nende jurisdiktsioonide poolt, kus me tegutseme. SMIC on Hiina suurim valukoda ja töötab praegu 7 nm protsessi sõlme tipu tootmisel 14 nm juures. SMIC vajab täiustatud litograafiamasinaid, kuid USA Kaubandusministeeriumi reeglite muutmise tõttu on see praegu seiskunud.

Lugeda ka