Новости про EUV

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.

IMEC: 5 нм EUV подвержена случайным дефектам

Исследователи из IMEC сообщили, что 5 нм процесс экстремальной ультрафиолетовой литографии будет очень сложным во внедрении.

Наибольшей проблемой, с которой столкнутся инженеры, являются случайные дефекты, которые возникают в чипах, выпущенных по технологии 5 нм EUV. Эти дефекты включают тонкие разломы и связки, такие как утолщение линий, что приводит к образованию несовершенных разрывов или замыканий двух линий или контактов изоляторов. Эти изъяны невероятно трудно искать, и в настоящее время нет чёткого решения по их исправлению.

Дефекты 5 нм EUV технологии

Ян Бороводски, бывший специалист по литографии Intel, предсказывал, что инженеры смогут создавать 5 нм и 3 нм устройства с использованием 2—3 проходов EUV. Однако растущее количество дефектов в чипах будут подталкивать инженеров к новой, толерантной к дефектам архитектуре, такой как нейронные сети.

По его мнению, 5 нм процесс будет коммерчески готов лишь в 2020 году, что вызвано большим количеством брака. Производители оборудования для EUV смогут создать машины для печати микросхем нового поколения, исключающего образование дефектов, лишь в 2024 году.

Samsung и Qualcomm работают над 7-нм EUV процессом

Компания Samsung сообщила о желании расширить десятилетнее соглашение о сотрудничестве с Qualcomm на технологию экстремальной ультрафиолетовой литографии.

Это сотрудничество нацелено на создание мобильных чипсетов Qualcomm Snapdragon 5G с использованием 7-нм LPP EUV процесса от Samsung.

Samsung и Qualcomm

В то же время Qualcomm ожидает, что будущие 5G чипсеты будут выпущены на производственных мощностях южнокорейского гиганта. Использование 7-нм процесса обеспечит меньшую площадь чипа, позволив OEM изготовителям применять освободившееся пространство в других целях. Кроме того, новый усовершенствованный процесс, вместе с улучшенной конструкцией схемы, обеспечит значительное увеличение срока автономной работы.

По сравнению с 10-нм FinFET процессом, технология 7LPP EUV не только снижает сложность процесса и уменьшает количество шагов при изготовлении, но и на 40% повышает эффективность использования пространства, с 10% приростом производительности или до 35% снижения энергопотребления.

Samsung выпускает первую SRAM по 7 нм нормам

В ходе Международной конференции по твердотельным схемам, прошедшей в Сан-Франциско, компания Samsung анонсировала первую память SRAM объёмом 256 Мб, изготовленную по 7 нм нормам методом экстремальной ультрафиолетовой литографии.

На той же конференции Intel представила свою конструкцию SRAM, но изготовленную по 10 нм, что «в пределах 15% от указанных 7 нм ячеек». Некий аналитик на EE Times заявил, что для intel это совершенно нехарактерно, заявлять о 15% отставании от конкурентов.

Intel заявила о 0,0312 мм2 высокоплотных и 0,0367 мм2 низковольтных битовых ячейках SRAM, выполненных по 10 нм процессу. В то же время 6T 256 мегабитное устройство Samsung имеет битовую ячейку площадью 0,026 мм2. Конструкция Intel предлагает 0,62–0,58x масштаб по сравнению с 14 нм SRAM, сохраняя исполнение закона Мура и оставаясь «в пределах 15% от самой маленькой 7 нм ячейки».

Samsung

Некоторые обозреватели скептически настроены по отношению к Samsung. Так, Дэвид Кэнтер отмечает, что Intel и TSMC куда более консервативны в разработке EUV, чем Samsung, и именно в этом кроется разница. Сама же Samsung отказалась сообщить о сроках начала производства EUV продуктов, что может означать фактическую невозможность южнокорейского гиганта выпускать такую продукцию.

В любом случае мы видим, что технология экстремальной ультрафиолетовой литографии, долгие годы откладывавшаяся на более тонкие техпроцессы, наконец находит себе место у производителей интегральных схем.