כיצד TSMC ו-ASML מתכננים לגשת לצומת התהליך של 2nm

נָקוּבפלוריאן פורסם ב
עם השחרור מחר של אפל אייפון 12, אייפון 12 פרו וה iPad Air (2020), צרכנים ברחבי העולם יוכלו לחוות ערכת שבבים של 5 ננומטר בפעם הראשונה. נבנה על ידי TSMC, בית היציקה העצמאי מספר אחת בעולם, קרן הנעליים A14 Bionic של אפל אורזת 11,8 מיליארד טרנזיסטורים בלתי נתפסים במעגל משולב. זאת בהשוואה ל-8,5 מיליארד טרנזיסטורים המשמשים את A13 Bionic.

TSMC ו-ASML הופכים לשבבי 3nm ו-2nm

ה-Kirin 9000 של Huawei בנפח 5 ננומטר מניע את סדרת Mate 40, אך בניגוד לאפל, מספר שבבי קירין בגודל 5 ננומטר מוגבל עקב שינוי כללי משרד המסחר האמריקני שמונע מבתי יציקה המשתמשות בטכנולוגיה מתוצרת ארה"ב לספק Huawei. החברה הזמינה 15 מיליון שבבים 5nm, אך קיבלה רק 8,8 מיליון עד שהשינוי הכללי נכנס לתוקף באמצע ספטמבר. Huawei לא רק משתמשת בשבב ה-5nm שלה כדי להפעיל את טלפון הדגל החדש שלה, אלא גם משתמשת בו כדי להפעיל תחנות בסיס של רשת 5G ואת ההמשך לטלפון המתקפל שלה (Mate X2). בשנה הבאה, סמסונג תשחרר שני שבבי Exynos 5nm ואילו קוואלקום תצטרף למועדון עם Snapdragon 875.

אבל לחברות כמו TSMC וסמסונג אפילו לא יהיה זמן לשבח את רכיבי ה-5nm שלהן. הסיבה לכך היא ששתי בתי היציקה כבר עובדים על צומת התהליך של 3nm. בשנת 1965, מייסד שותף של אינטל, גורדון מור, הבחין כי צפיפות הטרנזיסטורים בשבב הוכפלה מדי שנה. לאחר מכן הוא תיקן זאת על ידי הכפלת צפיפות הטרנזיסטורים כל שנתיים. אז זה משאיר מעט זמן לחגוג.

אחד הכלים שפותחו כדי לשמור על חוק מור בחיים הוא ליטוגרפיה אולטרה סגולה קיצונית (EUV). ליטוגרפיה משמשת להדפסת מעגלים על פרוסות דקות של סיליקון. כשחושבים על גודלה של ערכת שבבים ומיליארדי הטרנזיסטורים שיש למקם בפנים, אפשר להבין שחייבים לעשות סימנים עדינים במיוחד בתוך שבב. EUV משתמש בקרני אולטרה סגול כדי לאפשר זאת. הצומת N5 ש-TSMC עובד איתו יכול להשתמש ב-5nm עבור עד 14 שכבות. צומת התהליך של 3nm יכול לספק עד 15% הגדלת הספק באותו מספר טרנזיסטורים כמו 5nm, ועד 30% הפחתה בצריכת החשמל (באותן מהירויות שעון ומורכבות).

חברת הליטוגרפיה ההולנדית ASML טוענת כי ב-3nm ניתן להשתמש בליטוגרפיה על פני 20 שכבות. פיטר וונינק, מנכ"ל ASML, אומר: "אני חושב שב-N5 בלוגיקה אנחנו מעל 10 שכבות וב-N3 נהיה מעל 20 ואנחנו למעשה רואים את הזחילה הזו. זו רק העובדה שזה נותן כל כך הרבה יותר תועלת למעבר למידול יחיד והסרה של אסטרטגיות DUV מרובות דפוסים (Deep Ultraviolet), מה שנכון גם ל-DRAM. כאשר חשיפה ליטוגרפית בודדת אינה מייצרת רושם של רזולוציה חדה, נעשה שימוש בחשיפות כפולות. יצרני שבבי זיכרון (RAM ו-NAND) מסתמכים על תהליך זה.

TSMC מתכננת להשתמש בטרנזיסטורי FinFET עבור מצב ה-3nm שלה לפני המעבר ל-GAAFET (שער מסביב) עבור שבבי 2nm. בניגוד ל-FinFET, שאינו מקיף ערוץ מכל הצדדים, GAA מקיף ערוץ באמצעות שער. השיטה האחרונה הופכת את דליפת הזרם לכמעט זניחה.

פיטר וונינק, מנכ"ל ASML, אומר שהחברה חייבת לציית לכללי משרד המסחר האמריקאי בכל הקשור למשלוח מערכות ליתוגרפיה לבתי יציקה סיניות כמו SMIC. המנהל אמר, "ASML דורשת רישיון יצוא אמריקאי עבור מערכות או חלקים הנשלחים ישירות מארה"ב ללקוחות המושפעים מהכללים. אמנם אין זו מדיניות להגיב על לקוחות בודדים, אך אנו שואפים לשרת ולתמוך בכל הלקוחות שלנו ברחבי העולם כמיטב יכולתנו, תוך עמידה כמובן בחוקים ובתקנות שנקבעו על ידי תחומי השיפוט בהם אנו פועלים. SMIC היא בית היציקה הגדול ביותר בסין ועובדת כעת על ייצור צומת תהליך של 7 ננומטר שיא הייצור של 14 ננומטר. SMIC זקוק למכונות ליטוגרפיות מתקדמות יותר, אך כעת נעצר על ידי שינוי כללי משרד המסחר האמריקאי.

כמו כן קרא

סרט מצויר

סרט מצויר

קריקטורה voir היא ציור או קריקטורה הומוריסטית שנמצאת על עמוד השער של ספר. הוא…