TSMCとASMLが2nmプロセスノードへのアクセスを計画する方法

明日の発売で Apple iPhone 12、iPhone 12 Pro および iPad Air (2020) では、世界中の消費者が初めて 5nm チップセットを体験できるようになります。 世界一の独立ファウンドリである TSMC によって構築された Apple の A14 Bionic シューホーンは、想像を絶する 11,8 億個のトランジスタを集積回路に詰め込んでいます。 これは、A8,5 Bionic で使用されている 13 億個のトランジスタに匹敵します。

TSMCとASMLは3nmと2nmのチップに変わります

Huawei の 9000nm Kirin 5 は Mate 40 シリーズに搭載されていますが、Apple とは異なり、5nm Kirin チップの数は米国商務省の規則変更により制限されており、米国製の技術を使用してファウンドリが ファーウェイ。 同社は 15 万個の 5nm チップを注文しましたが、8,8 月中旬にルール変更が有効になるまで、5 万個しか受け取っていませんでした。 Huawei は、5nm チップを使用して新しい主力携帯電話に電力を供給するだけでなく、2G ネットワーク基地局や折りたたみ式携帯電話の続編 (Mate X5) にも電力を供給しています。 来年、Samsung は 875 つの XNUMXnm Exynos チップをリリースし、Qualcomm は Snapdragon XNUMX でクラブに参加します。

しかし、TSMCやSamsungのような企業は、5nmコンポーネントを称賛する時間すらありません。 これは、両方のファウンドリがすでに3nmプロセスノードで作業しているためです。 1965年、Intelの共同創設者であるGordon Mooreは、チップ上のトランジスタの密度が毎年XNUMX倍になることを観察しました。 その後、XNUMX年ごとにトランジスタの密度をXNUMX倍にすることでこれを修正しました。 ですから、祝う時間はほとんどありません。

ムーアの法則を維持するために開発されたツールの5つは、極端紫外線リソグラフィー(EUV)です。 リソグラフィーは、シリコンの薄いウェーハに回路を印刷するために使用されます。 チップセットのサイズと内部に配置する必要のある数十億個のトランジスタを考えると、チップの内部に非常に細かいマークを付ける必要があることが理解できます。 EUVはこれを可能にするために紫外線ビームを使用します。 TSMCが動作するN5ノードは、最大14層に3nmを使用できます。 15nmプロセスノードは、5nmと同じ数のトランジスタで最大30%の電力増加を実現し、(同じクロック速度と複雑さで)消費電力を最大XNUMX%削減できます。

オランダのリソグラフィー会社ASMLは、3nmでリソグラフィーを20層以上使用できると主張しています。 ASMLのCEOであるPeterWennink氏は、次のように述べています。単一のモデリングとそれらのマルチパターンDUV(ディープ紫外線)戦略の削除(これはDRAMにも当てはまります)単一のリソグラフィー露光で鮮明な解像度の印象が得られない場合は、デュアルパターン露光が使用されます。メモリチップ(RAM)のメーカーおよびNAND)はこのプロセスに依存しています。

TSMCは、3nmチップ用のGAAFET(ゲートオールアラウンド)に切り替える前に、2nmモード用にFinFETトランジスタを使用することを計画しています。 すべての側でチャネルを囲むわけではないFinFETとは異なり、GAAはゲートを使用してチャネルを囲みます。 後者の方法では、漏れ電流はほとんど無視できます。

ASMLのCEOであるPeterWenninkは、SMICのような中国のファウンドリへのリソグラフィシステムの出荷に関しては、米国商務省の規則に従わなければならないと述べています。 幹部は、「ASMLは、規則の影響を受ける顧客に米国から直接出荷されるシステムまたは部品について、米国の輸出許可を必要とします。個々の顧客についてコメントすることはポリシーではありませんが、すべての顧客にサービスを提供し、サポートすることを目指しています。 SMICは中国最大のファウンドリであり、現在7nmのプロセスノードに取り組んでいます。ピーク時の生産量は14nmです。 SMICはより高度なリソグラフィーマシンを必要としていますが、現在、米国商務省の規則変更により行き詰まっています。

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