Ako plánujú TSMC a ASML prístup k 2nm uzlu procesu

odsekflorian zverejnené dňa
So zajtrajším vydaním Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro a ďalšie iPad Air (2020), spotrebitelia na celom svete budú môcť prvýkrát zažiť 5nm čipset. Apple A14 Bionic, ktorý postavila TSMC, svetová nezávislá zlieváreň číslo jedna, obsahuje nepredstaviteľných 11,8 miliardy tranzistorov do integrovaného obvodu. To je porovnateľné s 8,5 miliardami tranzistorov, ktoré používa A13 Bionic.

TSMC a ASML prechádzajú na 3nm a 2nm čipy

9000nm Kirin 5 od Huawei poháňa sériu Mate 40, ale na rozdiel od Apple je počet 5nm čipov Kirin obmedzený z dôvodu zmeny pravidiel Ministerstva obchodu USA, ktorá bráni zlievarňam, ktoré používajú technológiu vyrobenú v USA, dodávať do Huawei. Spoločnosť si objednala 15 miliónov 5nm čipov, ale dostala len 8,8 milióna, kým zmena pravidiel vstúpila do platnosti v polovici septembra. Huawei používa svoj 5nm čip nielen na napájanie svojho nového vlajkového telefónu, ale používa ho aj na napájanie základňových staníc siete 5G a pokračovania svojho skladacieho telefónu (Mate X2). Budúci rok spoločnosť Samsung vydá dva 5nm čipy Exynos, zatiaľ čo Qualcomm sa pripojí k klubu so Snapdragonom 875.

Spoločnosti ako TSMC a Samsung ale ani nestihnú pochváliť svoje 5nm komponenty. Je to preto, že obe zlievarne už pracujú na uzle procesu 3nm. V roku 1965 spoluzakladateľ spoločnosti Intel Gordon Moore zistil, že hustota tranzistorov na čipe sa každoročne zdvojnásobuje. Potom to zrevidoval tak, že každé dva roky zdvojnásobil hustotu tranzistorov. Na oslavu teda zostáva málo času.

Jedným z nástrojov vyvinutých na udržanie Moorovho zákona pri živote je extrémna ultrafialová litografia (EUV). Litografia sa používa na tlač obvodov na tenké kremíkové pláty. Keď premýšľate o veľkosti čipovej sady a miliardách tranzistorov, ktoré musia byť umiestnené vo vnútri, pochopíte, že vnútri čipu je potrebné urobiť veľmi jemné značky. EUV na to používa ultrafialové lúče. Uzol N5, s ktorým TSMC pracuje, môže používať 5nm až pre 14 vrstiev. 3nm procesný uzol by mohol poskytnúť až 15% nárast výkonu pri rovnakom počte tranzistorov ako 5 nm a až 30% zníženie spotreby energie (pri rovnakých frekvenciách a zložitosti).

Holandská litografická spoločnosť ASML tvrdí, že pri 3 nm je litografia použiteľná vo viac ako 20 vrstvách. Peter Wennink, generálny riaditeľ spoločnosti ASML, hovorí: „Myslím si, že na N5 v logike máme viac ako 10 vrstiev a v N3 budeme mať viac ako 20 a v skutočnosti to plazenie vidíme. Je to len fakt, že to prináša oveľa väčší úžitok z prepínania na jednoduché modelovanie a odstraňovanie týchto viacvzorkových stratégií DUV (Deep Ultraviolet), čo platí aj pre DRAM. Keď jedna litografická expozícia nevyvoláva dojem ostrého rozlíšenia, používajú sa expozície s duálnym vzorom. Výrobcovia pamäťových čipov (RAM a NAND) sa na tento proces spoliehajú.

TSMC plánuje použiť tranzistory FinFET pre svoj 3nm režim pred prepnutím na GAAFET (gate all around) pre 2nm čipy. Na rozdiel od FinFET, ktorý neobklopuje kanál zo všetkých strán, GAA obklopuje kanál pomocou brány. Vďaka tejto poslednej metóde je únik prúdu takmer zanedbateľný.

Peter Wennink, generálny riaditeľ spoločnosti ASML, hovorí, že spoločnosť sa musí riadiť pravidlami amerického ministerstva obchodu, pokiaľ ide o prepravu litografických systémov do čínskych zlievární, ako je SMIC. Riaditeľ uviedol: „ASML vyžaduje americkú exportnú licenciu na systémy alebo diely dodávané priamo z USA zákazníkom, ktorých sa tieto pravidlá týkajú. Aj keď nie je politikou komentovať jednotlivých zákazníkov, naším cieľom je slúžiť a podporovať všetkých našich zákazníkov. po celom svete, ako najlepšie vieme, pričom je samozrejme v súlade so zákonmi a predpismi stanovenými jurisdikciami, v ktorých pôsobíme. SMIC je najväčšia zlieváreň v Číne a v súčasnej dobe pracuje na 7 nm procese výroby uzla. 14nm SMIC potrebuje pokročilejšie litografické stroje, ale v súčasnej dobe je zastavený zmenou pravidiel amerického ministerstva obchodu.

Čítať tiež