Jak TSMC i ASML planują uzyskać dostęp do węzła procesowego 2 nm?

przezFlorian opublikowano na
Z jutrzejszą premierą Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro i inne iPad Air (2020), konsumenci na całym świecie po raz pierwszy będą mogli doświadczyć chipsetu 5 nm. Zbudowana przez TSMC, wiodącą na świecie niezależną odlewnię, łyżka do butów A14 Bionic firmy Apple zawiera niewyobrażalne 11,8 miliarda tranzystorów w układzie scalonym. W porównaniu do 8,5 miliarda tranzystorów używanych przez A13 Bionic.

TSMC i ASML zamieniają się w układy 3nm i 2nm

9000 nm Kirin 5 firmy Huawei zasila serię Mate 40, ale w przeciwieństwie do Apple, liczba 5 nm chipów Kirin jest ograniczona ze względu na zmianę reguły Departamentu Handlu Stanów Zjednoczonych, która uniemożliwia odlewniom korzystanie z technologii wyprodukowanej w USA Huawei. Firma zamówiła 15 milionów chipów 5 nm, ale otrzymała tylko 8,8 miliona, dopóki zmiana zasad nie weszła w życie w połowie września. Huawei wykorzystuje swój chip 5 nm nie tylko do zasilania swojego nowego flagowego telefonu, ale także do zasilania stacji bazowych sieci 5G i kontynuacji swojego składanego telefonu (Mate X2). W przyszłym roku Samsung wypuści dwa 5-nanometrowe układy Exynos, podczas gdy Qualcomm dołączy do klubu ze Snapdragonem 875.

Ale firmy takie jak TSMC i Samsung nie zdążą nawet pochwalić swoich komponentów 5 nm. Dzieje się tak, ponieważ obie odlewnie już pracują nad węzłem procesowym 3 nm. W 1965 roku Gordon Moore, współzałożyciel firmy Intel, zauważył, że gęstość tranzystorów w chipie podwaja się każdego roku. Następnie zrewidował to, podwajając gęstość tranzystorów co dwa lata. Pozostaje więc niewiele czasu na świętowanie.

Jednym z narzędzi opracowanych w celu utrzymania przy życiu prawa Moore'a jest ekstremalna litografia ultrafioletowa (EUV). Litografia służy do drukowania obwodów na cienkich płytkach krzemu. Kiedy myślisz o wielkości chipsetu i miliardach tranzystorów, które muszą być umieszczone w jego wnętrzu, możesz zrozumieć, że wewnątrz chipa muszą być wykonane bardzo drobne ślady. EUV wykorzystuje wiązki ultrafioletowe, aby było to możliwe. Węzeł N5, z którym współpracuje TSMC, może wykorzystywać 5 nm dla maksymalnie 14 warstw. Węzeł procesowy 3 nm może zapewnić do 15% wzrost mocy przy tej samej liczbie tranzystorów co 5 nm i do 30% zmniejszenie zużycia energii (przy tych samych częstotliwościach zegara i złożoności).

Holenderska firma litograficzna ASML twierdzi, że litografia 3 nm może być używana na 20 warstwach. Peter Wennink, dyrektor generalny ASML, mówi: "Myślę, że w logice N5 mamy ponad 10 warstw, a w N3 będziemy mieć ponad 20 i faktycznie widzimy to pełzanie. To tylko fakt, że daje to o wiele więcej korzyści ze zmiany do pojedynczego modelowania i usuwania wielowzorcowych strategii DUV (głębokiego ultrafioletu), co jest również prawdziwe w przypadku pamięci DRAM.Gdy pojedyncza ekspozycja litograficzna nie daje wrażenia ostrej rozdzielczości, stosuje się ekspozycje z dwoma wzorami.Producenci układów pamięci (RAM) i NAND) polegają na tym procesie.

TSMC planuje użyć tranzystorów FinFET w trybie 3 nm przed przejściem na GAAFET (bramka dookoła) dla chipów 2 nm. W przeciwieństwie do FinFET, który nie otacza kanału ze wszystkich stron, GAA otacza kanał za pomocą bramki. Ta ostatnia metoda sprawia, że ​​upływ prądu jest prawie znikomy.

Peter Wennink, dyrektor generalny ASML, mówi, że firma musi przestrzegać zasad Departamentu Handlu USA, jeśli chodzi o dostarczanie systemów litograficznych do chińskich odlewni, takich jak SMIC. Dyrektor powiedział: "ASML wymaga amerykańskiej licencji eksportowej na systemy lub części wysyłane bezpośrednio z USA do klientów, których dotyczą przepisy. Chociaż nie jest polityką komentowanie indywidualnych klientów, staramy się obsługiwać i wspierać wszystkich naszych klientów na całym świecie najlepiej jak potrafimy, przy jednoczesnym zachowaniu zgodności z przepisami ustawowymi i wykonawczymi obowiązującymi w jurysdykcjach, w których prowadzimy działalność.SMIC jest największą odlewnią w Chinach i obecnie pracuje nad szczytową produkcją węzła procesowego 7 nm. 14nm SMIC potrzebuje bardziej zaawansowanych maszyn litograficznych, ale obecnie jest zablokowana przez zmianę zasad Departamentu Handlu USA.

Aby przeczytać także