Новости про производство и технологии

2 нм могут оказаться невыгодными

В ходе мероприятия группы Synopsys, прошедшего в Санта Кларе, калифорния, прозвучали слова сомнения о возможности перехода полупроводниковой промышленности на 2 нм нормы производства в будущем, поскольку этот переход вряд ли будет экономически целесообразным.

Конечно, инженеры видят способы уменьшения транзисторов до 5 нм, 3 нм и даже 2 нм, но некоторые сомневаются в коммерческой эффективности этих переходов. Пока об этом говорить слишком рано, но повышение сложности и рост затрат на всё уменьшающиеся чипы может означать, что даже 5 нм процесс окажется экономически нецелесообразным.

Дорожная карта уменьшения размеров транзисторов в микросхемах
Дорожная карта уменьшения размеров транзисторов в микросхемах

«Прирост производительности в 16%, полученный при переходе на 10 нм, теряется при переходе на 7 нм по причине сопротивления в металлических дорожках. Энергосбережение, возросшее на 30% при 10 нм, при переходе на 7 нм возрастёт на 10—20%, а площадь кристалла, уменьшившаяся на 37% при 10 нм сократится на 20—30% с переходом на 7 нм», — заявил Пол Пензес, старший директор технологической команды Qualcomm.

«Площадь по-прежнему уменьшается на хорошую двухзначную величину, но скрытые затраты возрастают, означая, что реальные преимущества в стоимости и прочие улучшения начинают снижаться… И не ясно, что останется на 5 нм», — добавил Пензес, допустив, что 5 нм процесс может стать единственным улучшением после 7 нм.

Техпроцессы микросхем перестанут уменьшаться в 2024 году

Согласно недавно опубликованному исследованию, размеры элементов интегральных схем перестанут уменьшаться примерно в 2024 году.

Так, согласно дорожной карте устройств и систем, Roadmap for Devices and Systems (IRDS), производители микросхем смогут достичь размеров элементов в 4 или 3 нм, после чего нельзя будет физически уменьшить размеры элементов.

«Снижение стоимость кристалла продолжалось за счёт постоянного масштабирования транзисторов, проводников и высот ячеек. Этот процесс, скорее всего, продолжится до 2024 года», — такой прогноз освещён в диаграмме IRDS.

Дорожная карта архитектуры устройств

После этого «не останется места для размещения контактов, а также будет снижаться производительность, как результат масштабирования контактирующих транзисторов. Ожидается, что физические каналы будут насыщаться на длине 12 нм в связи с ухудшением электростатики, в то время как контакты будут насыщены на длине 24 нм… что является приемлемым паразитным фактором».

Также, согласно опубликованному исследованию, технология FinFET достигнет своих пределов через пару лет, поэтому уже в 2019 году ожидается переход на технологию окружающего затвора, Gate-all-around (GAA), в то же время возможен переход к вертикальным нанопроводникам. После чего будет необходимо осуществить переход на 3D стеки и монолитную 3D конструкцию. Она будет необходима для продолжения прогрессирования в области производительности, энергоэффективности и затрат.

Стоит отметить, что информация о прекращении Закона Мура и невозможности дальнейшего уменьшения размера элементов проходит каждые несколько лет, и каждый раз физики-теоретики достают из рукава новые квантовые эффекты, а их коллеги на производстве учатся их использовать.

Китай готовится конкурировать с FinFET

Китайские производители микросхем игнорируют технологию FinFET, вместо этого разрабатывая процесс Fully Depleted Silicon-on-Insulator (FD-SOI), который также называется Ultra-Thin Body (UTB).

По информации DigiTimes Research такой подход поведёт их по другому пути развития, отличному от Intel и TSMC.

Технология UTB использует меньшее прямое и рабочее напряжение, а также обеспечивает лучшее энергосбережение. Кроме того, она требует меньших операционных затрат, чем FinFET. Надо отметить, что технологией заинтересована не только китайская HH Grace Semiconductor, но и Globalfoundries, Samsung и STMicroelectronics.

Производство микросхем

Обобщённый доход в лагере UTB окажется меньшим, чем отмеченный TSMC, однако производители по технологии UTB обладают меньшими заказами на чипы со средней и низкой ценой, и не могут сравняться с объёмами продаж процесса FinFET, что ставит перед UTB отчётливые цели.

Аналитики также отмечают, что поставщики чипов, выпускающие дорогие и высокопроизводительные чипы, хотят изготавливать свои процессоры на заводах с технологией FinFET.

Seagate обещает выпустить в апреле винчестер на 6 ТБ

В ходе селекторного совещания с инвесторами и финансовыми аналитиками, представители компании Seagate Technology пообещали выпустить жёсткий диск объёмом 6 ТБ в самом начале второго квартала. При этом компания ничего не сказала о характеристиках нового продукта, лишь отметив, что он будет предназначен для промышленного использования.

В настоящее время накопители объёмом 6 ТБ форм-фактором 3,5” изготавливает исключительно HGST, принадлежащая Western Digital Corp. Эти диски основаны на платформе HelioSealed, что означат, что корпус накопителя заполнен гелием, а это, в свою очередь, позволяет установить до 7 магнитных блинов в стандартный корпус.

HDD

Плотность гелия в семь раз меньше, чем воздуха, что позволило Hitachi увеличить ёмкость. Меньшая плотность означает заметно меньшее усилие, необходимое для вращения шпинделя, а значит, можно применить двигатель меньшей мощности и габаритов. Также меньшая плотность позволяет уменьшить размеры рычагов, держащих головки, а также габариты их приводов, что облегчает их позиционирование, повышая плотность хранения данных на каждом блине. Кроме того, менее плотная среда позволяет расположить в корпусе до семи магнитных пластин. Снижение необходимого усилия для сдвига головок и блинов также ведёт и к меньшим тепловым потерям, что означает более холодные и тихие винчестверы.

Компания Seagate планирует использовать 6 своих стандартных блинов ёмкостью 1 ТБ, в которых используется технология перпендикулярной магнитной записи — PMR. Переход на технологию SMR позволит компании ещё на четверть поднять плотность записи, что означает появление в скором будущем аналогичных винчестеров объёмом 7,5 ТБ. При этом неизвестно, будет ли Seagate использовать заполненные газом винчестеры, как его давний конкурент, или сохранит существующий техпроцесс сборки в сверхчистой воздушной среде.

TSMC начинает опытное производство FinFET 16 нм

Контрактный производитель процессоров, компания TSMC, приступила к опытному производству микросхем с использованием 16 нм FinFET процесса. Такую информацию сообщил сам производитель микросхем.

Недавно назначенный исполнительный содиректор Марк Лиу в ходе ежегодного форума с поставщиками отметил, что завод хочет начать производство по 16 нм процессу с опережением графика. Ранее компания заявляла о начале попыток изготовления таких микросхем только в первом квартале 2015 года.

Лиу также отметил, что в следующем месяце TSMC приступит к массовому производству SoC на основе 20 нм технологии.

Исполнительный содиректор TSMC Марк Лиу

В дополнение Лиу рассказал и о финансовых результатах деятельности компании. Он сообщил, что благодаря 28 нм процессу в 2013 году было заработано 5,4 миллиарда долларов США, и этот процесс к концу года составит 23% от общего производства отпечатков компании.

Также был дан и прогноз развития отрасли в 2014 году. Ожидается, что мировой рынок полупроводников в 2014 году вырастет на 5%, что на процент больше ожидавшегося в 2013 году. Что же касается непосредственно производства полупроводниковых пластин, то здесь ожидается снижение роста с 11% в текущем году до 9% в наступающем. При этом рост самой TSMC будет опережать средние показатели. Содиректор считает, что после показанного в этом году роста на уровне 17—18%, TSMC ожидает также получить двухзначное число роста объёмов производства.

Samsung приостанавливает выпуск гибких экранов

Компания Samsung приобрела в конце 2011 года технологию герметизации, которая позволяет изготавливать гибкие OLED дисплеи, у Vitex System.

Однако до сих пор корейскому гиганту не удалось внедрить этот техпроцесс в производство. Вероятной причиной этого является большое количество брака. В результате, Samsung начала поиски других способов производства, для максимально скорого выпуска на рынок гибких OLED экранов.

«После того как мы набрали достаточно много опыта в этом вопросе, мы достигли того же прогресса в технологии герметизации, как и в изготовлении подложки. Мы разработали новую технологию герметизации, которая быстрее чем процесс герметизации, разработанный Vitex System почти на две минуты», — говорится в пресс-релизе Samsung Display.

Гибкий OLED экран Samsung

Сама герметизация дисплеев крайне необходима, поскольку OLED экраны крайне восприимчивы к влаге и кислороду. Поэтому для обеспечения длительной работы компонентов надо герметизировать дисплеи.

При этом, несмотря на объявленные успехи в разработке техпроцесса выпуска гибких OLED экранов, в сообщении ничего не говорится о сроках их коммерческой доступности.

Для производства винчестеров будут использовать бактерии

Человеческий труд в Юго-Восточной Азии стоит не дорого, но так случилось, что учёные решили нанять бактерий для производства жёстких дисков. По информации научного журнала Small, микроорганизмы будут применены для производства магнитных носителей. Такой подход несёт ряд преимуществ, ведь микробы не только не требуют зарплаты, но и имеют куда меньшие «пальцы».

Бактерия под названием Magnetospirillum Magneitcum, которую обычно находят в бедной кислородом поверхностной воде, использует для навигации магнитное поле земли. Когда микробы поглощают железо, протеины в их организме вступают в реакцию с металлом и образуют нано-кристаллы магнетита. Команда исследователей из Лидса, под руководством Сары Стэнилэнд (Sarah Staniland), сумела извлечь из бактерий протеин Mms6, чтобы усилить способности бактерий по превращению железа в магнетит.

Главная идея заключается в использовании данного эффекта в качестве альтернативы ионам аргона, которые используются при традиционной технологии производства жёстких дисков. Новой подход позволит сохранить намного больший объём информации на меньшем пространстве. Стэнилэнд отметила, что человечество использует и злоупотребляет природой, потому что для проведения всех её экспериментов в ходе эволюции требовались миллионы лет, так что для начала работ её команде не нужно затевать всё с пустого места.

Доктор Сара Стэнилэнд

Команда взяла золотую поверхность покрытую химикатами в шахматном порядке. Один тип ячеек связывал протеин, остальные же его отражали. Далее они приложили белок к поверхности и затем покрыли его раствором железа. После чего квадраты притягивающие протеины превратили железо в магнетит, в то время как на других клетках — этого не произошло.

Наименьший размер ячеек, которого удалось достичь учёным, равнялся 20 мкм, что позволит значительно продвинуться в технологии создания магнитных накопителей. Однако, основная цель исследования — это создание единой частички железа на квадрат, что даст возможность хранить более 1 ТБ данных на квадратный дюйм. Для сравнения, сейчас плотность записи HDD не превышает 20 ГБ на квадратный дюйм.

ARM и TSMC выпустили первый 20 нм чип Cortex-A15 MPCore

Разработчики ARM и производственники TSMC совместными усилиями отпечатали первый в мире образец процессора ARM Cortex-A15 MPCore с размером элементов 20 нм.

Компания ARM хочет оптимизировать свою физическую технологическую разработку на заводах TSMC с 20 нм технологией производства, поскольку именно она обеспечивает двойной прирост производительности, по сравнению с предыдущим поколением.

Исполнительный вице-президент и старший менеджер процессорного подразделения ARM Майк Инглис

Исполнительный вице-президент и старший менеджер процессорного подразделения ARM Майк Инглис (Mike Inglis) заявил, что это первый из 20 нм образцов ARM Cortex-A15 и он прокладывает путь к следующему поколению интеграции и производительности. Он отметил, что комбинация технологии TSMC, последнего процессора ARM Cortex-A15 и ARM Artisan Physical IP Solutions поможет достичь возрастающих требований на высокую производительность и энергоэффективность потребительских устройств.

В представленном отчете ARM особенно подчеркивается усиление сотрудничества между ARM и TSMC. В нём говорится, что тестовая микросхема была реализована с использованием коммерчески доступной цепочки инструментов 20 нм техпроцесса и дизайнерских услуг, обеспеченных совместной работой TSMC OIP Ecosystem и партнёров из ARM Connected Community.

Globalfoundries отпечатали первый 20 нм образец

Производитель микросхем, компания Globalfoundries, объявила об успешном выходе тестовых чипов изготовленных по нормам 20 нм техпроцесса. При этом они сообщили, что уже готовы начать принимать заказы на производство 20 нм микросхем.

Безусловно, до выхода коммерческих чипов с размером элементов 20 нм пройдёт еще некоторое время. Новый процесс требует значительного техперевооружения, а также сотрудничества с партнёрами по производству. Glofo работает совместно с поставщиками конструкторского ПО EDA в плане продвижения нового техпроцесса, который, как они полагают, является важным этапом в развитии микроэлектронной промышленности.

GlobalFoundries

EDA-партнёры продемонстрировали свои инструменты, обеспечивающие поддержку технологических требований, привнесли новую технологию двойного нанесения, а также прочие усовершенствования. В Globafoundries говорят, что они создадут библиотеку конструкторских решений и сделают её доступной для всех потенциальных клиентов, которые хотят перейти на 20 нм технологию.

Производитель ничего не сообщил о сроках начала производства 20 нм чипов, однако известно, что Globalfoundries начали поставки 32 нм микросхем пару месяцев назад, и ожидается, что 28 нм чипы должны появиться уже в следующем квартале.

TSMC может выпустить трёхмерные чипы раньше Intel

Процессорный гигант, компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) может первой представить микросхемы с трёхмерными связями транзисторов. Причем это может произойти уже в конце 2011 года. При этом им удастся обойти полупроводникового гиганта — компанию Intel.

Такой отчет подготовила позавчера тайваньская торговая группа. Отчет основан на неназванных источниках. Свою технологию трёхмерных транзисторов компания Intel представила в мае этого года, при этом тогда же TSMC заявили, что их не интересуют подобные техпроцессы, и что все их усилия направлены на уменьшение физических размеров транзисторов. Однако уличить руководство компании во лжи вряд ли удастся, ведь между разработками Intel и TSMC есть принципиальные отличия.

TSMC

Так, технология тайваньских разработчиков, получившая название (Through Silicon Vias — TSVs), представляет собой многослойные микросхемы, в которых между различными слоями существуют взаимосвязи, проходящие насквозь. В разработке Intel, под названием Tri-gate, кремниевые дорожки выступают над полупроводниковым субстратом.

Согласно отчета TAITRA, трёхмерные технологии TSMC позволят значительно увеличить плотность транзисторов в чипе, вплоть до 1000 раз. Устройства с трёхмерными микросхемами будут потреблять на 50% меньше электроэнергии. Новая технология позволит обойти множество трудностей, образованных традиционной «плоской» технологией построения микросхем.

Старший вице-президент TSMC по исследованиям и разработкам Шан-Йи Чиан подтвердил информацию, указанную в отчёте и сообщил, что их компания сейчас активно сотрудничает с разработчиками чипов для коммерциализации трёхмерной технологии производства.

TSMC начинает строительство нового завода по производству 300-миллиметровых подложек в Тайване

Крупнейший тайваньский чипмейкер TSMC сегодня официально начал строительство Fab 15 — завода по производству 300-мм подложек в центральной части Тайваня, в Научном парке Тайчжун. Это предприятие после выхода на полную мощность будет выпускать более 100 тысяч 12-дюймовых пластин в месяц.

«TSMC приложила много усилий, чтобы усовершенствовать свою технологию производства и производственные процессы. Имея множество партнеров и IDM клиентов мы смогли сформировать сильную конкуренцию в полупроводниковой промышленности», — сказал председатель и главный исполнительный директор TSMC Моррис Чанг. «Новая Fab 15 в центральной части Тайваня, в Научном парке подтверждает наши обязательства по обеспечению наших клиентов передовыми технологиями и удовлетворения их потребностей. Создание Fab 15 создаст дополнительно 8000 высококачественных рабочих мест, демонстрируя движение TSMC по пути корпоративной социальной ответственности».

Логотип TSMC

Инвестиции TSMC в Fab 15 будут составлять более 9,3 млрд. долл и начнут приносить плоды в первом квартале 2012 года, когда объект начнёт массовое производство 40-нм и 28-нм чипов. Дальнейшее развитие планируется для изготовления подложек на более совершенных техпроцессах (20-нм и менее).

Помимо строительства новой фабрики, TSMC также вкладывают средства в расширение Fab 12 и Fab 14, которые в настоящее время выпускают до 200000 пластин в месяц. До конца этого года на этих заводах планируется достичь уровня выпуска в 240000 пластин в месяц.