Новости про 7 нм и производство

Intel активно готовит 7 нм процесс

Возможно, что у Intel появился свет в конце туннеля производства микросхем. Компания сообщила об активной разработке 7 нм технологии производства.

Этот 7 нм процесс будет использовать экстремальную ультрафиолетовую литографию (EUV). Об этом Intel сообщила инвесторам. Процесс будет отвязан от печально известного 10 нм глубокого ультрафиолета (DUV), и команды, работающие над технологиями, разделены. Сейчас протекает процесс квалификации 10 нм DUV технологии, и компания изготавливает небольшое количество маломощных процессоров Cannon Lake.

Пластина с микросхемами
Пластина с микросхемами

Переход от 10 нм к 7 нм позволит вдвое уменьшить размер транзисторов. В 10 нм процессе DUV используется комбинация ультрафиолетовых лазеров с длинной волны 193 мм и мультипаттеринг (на самом деле 4 уровня). В процессе 7 нм EUV применяются суперсовременные непрямые лазеры 135 нм длины волны, исключая мультипаттеринг. Объединение этого лазера с масками позволит создать 5 нм технологию.

Успешная работа над 7 нм процессом означает готовность к квалификации в конце 2019 года и начало массового производства в 2020—2021 годах. Учитывая, что квалификация 10 нм DUV началась в конце 2017 года, а массовое производство началось в мае 2018 года, Intel не станет использовать 10 нм в течение многих лет, как произошло с 14 нм технологией.

IBM решила проблему производства микросхем менее 7 нм

Компания IBM опубликовала отчёт, в котором рассказала о решении проблемы производства микросхем с размером элементов менее 7 нм с помощью электризованного графена.

Данный метод позволяет размещать наноматериалы в предопределённой позиции без химического травления. В журнале Nature Communications исследователи IBM впервые описали применение электризованного графена для размещения элементов с точностью 97%. Данная публикация является результатом работы по программе под названием «7 нм и далее», которая началась четыре года назад.

Менеджер IBM Research-Brazil Матиас Штайнер заявил, что данный «метод пригоден для широкого спектра наноматериалов» и позволяет внедрять «интегрированные устройства с функционалом, который предоставляет уникальные физические свойства наноматериалов».

Микросхема IBM
Микросхема IBM

К примеру, можно интегрировать оптический датчик и эмиттер с определёнными волновыми свойствами, а при необходимости изменения свойств достаточно лишь заменить этот материал. Таким образом, будут изменены спектральные свойства оптоэлектрического устройства без изменения техпроцесса.

Дальнейшее развитие метода позволит собирать различные наноматериалы в разных местах, проводить процессы в несколько проходов и создавать интегральные чипы со встроенными световыми детекторами в различных окнах детекции одновременно.

7 нм наступает

Совсем недавно мы говорили о том, что TSMC приступает к выпуску 7 нм микросхем с использованием процесса экстремальной ультрафиолетовой литографии. Теперь к ней присоединился южнокорейский гигант Samsung.

Компания Samsung объявила о завершении разработки техпроцесса и начале производства пластин на основе 7LPP EUV процесса. Производство налажено на заводе S3 в корейском Хвасоне. Компания отмечает, что технология может использоваться для построения устройств следующего поколения, таких как 5G модемы, искусственный интеллект, ЦОД, Интернет вещей и сетевых чипов.

Офис Samsung
Офис Samsung

Представленная технология 7LPP предусматривает применение света длиной 13,5 нм для экспозиции кремния. Другие компании (кроме TSMC) застряли на старой технологии, основанной на проникновении фторида аргона и засветке излучением с длиной волны 193 нм, что требует применения дорогих многослойных масок. В частности Intel сможет перейти на аналогичный процесс лишь в 2021 году.

Южнокорейский гигант занимался исследованием экстремальной ультрафиолетовой литографии с начала 2000-х. Таким образом, на доработку EUV потребовалось почти двадцать лет. Не удивительно, что многие профессионалы отрасли скептично относились к возможности промышленного запуска этого процесса.

TSMC изготовила первые 7 нм чипы по EUV процессу

Компания TSMC анонсировала изготовление первой потребительской микросхемы по процессу N7+, в которой используется экстремальная ультрафиолетовая литография на четырёх слоях.

Таким образом, TSMC стала первым в промышленности производителем, внедрившим эту технологию. В настоящее время лишь Samsung занимается развитием технологии EUV для 7 нм. Что касается Intel, то ей пока очень далеко до реализации, а GlobalFoundries недавно объявила о сворачивании разработки 7 нм и EUV.

Учитывая полученные данные, TSMC планирует начать рисковое производство по нормам N5 уже в апреле 2019 года. Эта технология предусматривает ультрафиолетовую литографию на 14 слоях кристаллов.

Завод TSMC
Завод TSMC

Сейчас же по N7+ процессу изготовлены тестовые ядра ARM A72. Они оказались на 20% плотнее и на 6—12% энергоэффективнее традиционных 7 нм чипов. Технология N5, в свою очередь, позволит ускорить работы процессоров на 14,7—17,7% при уменьшении площади в 1,8—1,86 раза.

Однако технология EUV, при всех преимуществах, имеет одну большую проблему — стоимость. Ожидается, что запуск процесса N5 будет стоить от 200 до 250 миллионов долларов, при том, что 7 нм технология сейчас стоит 150 миллионов. Этот факт сильно сдерживает индустрию, и всё больше производителей сейчас решают замедлить свой прогресс, чтобы сохранить средства.

Производители замедляют работу над 7 нм процессом

Технологии производства микросхем с размерами элементов менее 10 нм требуют больших инвестиций, а потому многие разработчики и производители решили повременить с переходом на новые технологии. По всей видимости, такой шаг заметно повлияет на эволюцию полупроводниковых систем.

Стоимость создания микросхем менее 10 нм относительно велика. Недавно HiSilicon планировал потратить как минимум 300 миллионов долларов на разработку 7 нм SoC нового поколения. Разработчики, лишённые производств, боятся тратить большие деньги на до-10 нм процессы, сомневаясь, что в будущем эти затраты окупятся.

Qualcomm Snapdragon
Qualcomm Snapdragon

К примеру, Qualcomm и MediaTek вместо разработки 7 нм SoC, решили заняться модернизацией своих средне-верхних решений, которые будут выпущены по 14/12 нм процессу. Обе компании задаются вопросом, есть ли необходимость в переходе на 7 нм производство.

Что касается самих производителей, то TSMC и Samsung Electronics уже представили дорожные карты с 7 нм микросхемами. В UMC решили сместить фокус на зрелые и специализированные процессы. Примерно по тому же пути решили двигаться и в GlobalFoundries, закрыв свою 7 нм программу. Крупнейший производитель чипов, компания Intel, и вовсе увязла в 14 нм технологии, уже опаздывая с 10 нм процессом на 3 года.

GlobalFoundries прекращает работу на 7 нм

Производитель микропроцессоров GlobalFoundries сделал важное заявление об изменении стратегии компании.

Контрактный производитель микросхем объявил о сворачивании работы над процессом 7LP (7 нм). Вместо этого он сфокусируется на 14LPP/12LP платформе, и будет изготавливать радиочастотные устройства, встраиваемую память и прочие устройства с низким энергопотреблением. На фоне закрытия 7 нм разработки GloFo сократит 5% персонала, а также разорвёт лицензионные соглашения с AMD и IBM.

GlobalFoundries
GlobalFoundries

Технический директор GlobalFoundries Гэри Пэттон сообщал, что первые 7 нм чипы будут доступны клиентам уже в IV квартале этого года, однако «несколько недель назад» компания решила сделать резкий стратегический разворот.

Он отметил, что решение основано не на технических трудностях, с которыми столкнулась компания, а на изучении возможностей для бизнеса, которые открывались для платформы 7LP, а также из финансовых соображений.

На фоне данного анонса AMD сообщила, что переводит все свои 7 нм процессоры, CPU и GPU, в производство на TSMC.

Intel: проблемы 10 нм не коснутся 7 нм

Переход на 10 нм технологию производства доставил Intel массу проблем. Долгие годы компания отрабатывает этот техпроцесс, однако он до сих пор он даёт слишком много брака, когда речь заходит о высокопроизводительных решениях.

В ходе встречи с акционерами исполнительный директор Intel Брайан Крзанич в своём докладе коснулся и этой темы. Он заявил, что проблемы с 10 нм привели к тому, что AMD смогла вырваться в технологическом плане вперёд, однако переход на 7 нм не вызовет трудностей, поскольку это совершенно новая технология производства, к тому же компания поставит себе менее амбициозные цели.

Исполнительный директор Intel Брайан Крзанич
Исполнительный директор Intel Брайан Крзанич

«7 нанометров будет первым переходом к литографическим инструментам, которые затем откроют нам возможность к печати элементов намного, намного мельче, и намного проще. Так что это первый шаг, отделяющий 10 и 7 нанометров. Ещё одна вещь… из-за которой мы не сделали 10 нанометров, связана с намного более агрессивным фактором масштабирования. Вместо наших типичных 2,4, промышленность применяет масштабирование в 1,5 и 2 раза», — заявил Крзанич. Он уточнил, что переход на 10 нм должен привести к масштабированию в 2,7 раза, а это очень сильно осложняет задачу.

Сбудутся ли обещания, данные директором своим акционерам, мы узнаем только через пару-тройку лет.

TSMC представила технологию производства микросхем WoW 3D

Taiwan Semiconductor анонсировала внедрение технологии производства объёмных стековых чипов. Эта технология была названа пластина-на-пластине (Wafer-on-Wafer, или WoW). Также компания пообещала готовность 7 нм+ процесса в этом году и 5 нм процесса в следующем.

Современные микросхемы очень сложно уменьшать, поэтому переход на более тонкие техпроцессы занимает много времени. Однако промышленность требует увеличения числа транзисторов в чипе, и в TSMC придумали как удвоить их количество, применив стеки. Многослойные конструкции давно используются в микросхемах памяти, но только теперь TSMC стала готова предложить эту технологию для всех типов чипов.

Пластина микросхем
Пластина микросхем

Технология, созданная в партнёрстве с Cadence Design Systems, основана на существующих техниках чип-на-пластине-на подложке (Chip-on-Wafer-on-Substrate — CoWoS) и интегрированного разветвления (Integrated Fan-Out — InFO). По сути, технология WoW заключается в изготовлении двух обычных пластин микросхем, которые производятся перевёрнутыми, так, что сверху и снизу оказывается подложка. Затем традиционные пластины связываются сквозными проводниками по технологии through-silicon via (TSV), образуя пакеты.

Структура чипов TSMC WoW

Кроме технологии WoW в компании также подтвердили, что в этом году она будет готова выпустить усовершенствованный 7 нм процесс, в то время как 7 нм технология первого поколения будет доступна для массового производства. В следующем же году TSMC готовится выпустить 5 нм микросхемы.

Разработка 7 нм процесса Samsung идёт быстрее графика

В Сети появились слухи о том, что разработка 7 нм EUV процесса компании Samsung опережает график! Южнокорейский гигант с успехом продвигается в создании 7 нм технологии, а главным клиентом компании станет Qualcomm.

Скорее всего, под 7 нм процессом подразумеваются 7 нм LPP (low power plus) узлы, для производства которых применяется экстремальная ультрафиолетовая литография.

Логотип Samsung
Логотип Samsung

По имеющимся данным, Samsung наладила производственные условия и закончила опытные работы по 7 нм EUV процессу на линии Hwaseong S3. Инженеры и конструкторы, создававшие 7 нм процесс, подготовили конструктивную базу и методологии, необходимые для начала опытного производства для клиентов. Сами инженеры перешли к разработке 5 нм процесса, который пока находится на самых ранних этапах.

Согласно данным SE Daily, Samsung будет готова к началу массового производства Qualcomm Snapdragon 855 по 7 нм LPP процессу в конце этого или начале следующего года. В компании сообщают, что 7 нм технология обеспечивает на 40% меньше чипы, по сравнению с 10 нм процессом. Также они обеспечат 10% прирост производительности или 35% снижение энергопотребления.

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.