Закон Мура в переходный период

Если нам когда-либо понадобилось подтверждение того, что переход к следующему шагу в законе Мура усложняется, то на прошлой неделе заявление Intel о том, что 10-нм чипы будут отложены до второй половины 2017 года, похоже, подтвердило это. Тем не менее, недавние объявления от других компаний на конференции Semicon West на прошлой неделе показывают, что сообщения о смерти Закона были сильно преувеличены.

Генеральный директор Intel Брайан Крзанич объявил о 10-минутной задержке во время отчета о доходах компании во втором квартале. Раньше чипы ожидались к концу следующего года или в начале 2017 года. Между тем вторая 14-нм линия компании - процессор Core шестого поколения, известный как Skylake, - прошла сертификацию и должна начать поставляться в этом квартале (после введения первого 14-нм продукты, известные как Broadwell, в одной версии в конце прошлого года и в более широком смысле в начале этого года). По словам Крзанича, будет еще одно семейство 14-нм чипов, известное как Kaby Lake, построенное с использованием архитектуры Skylake с некоторыми улучшениями производительности, которое должно появиться во второй половине 2016 года, тогда как первый 10-нм продукт, известный как Cannonlake, теперь должен поступить в продажу. вторая половина 2017 года.

Напомним, что переход с 22 нм на 14 нм был задержан аналогичным образом, и Крзанич сослался на сложность литографии и количество шагов с несколькими узорами, необходимыми при переходе на каждый новый узел, в качестве причины задержки. Он отметил, что Intel предполагает, что 10-нм микросхемы не будут производиться с использованием технологии экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV), что делает это самым длительным периодом производства чипов без перехода к более продвинутой форме литографии.

В целом, по его словам, теперь Intel предполагает, что между процессными узлами потребуется 2, 5 года (обратите внимание, что Intel поставила первые 22-нм чипы Ivy Bridge в начале 2012 года).

Далее Крзанич сказал, что когда Intel переходит с 10 нм на 7 нм, они «всегда будут стремиться вернуться к двум годам» между узлами. И он сказал, что Intel будет контролировать зрелость EUV, изменения в материаловедении и сложность продукта при принятии решения о сроках.

TSMC повторяет 10нм в начале 2017 года

Если все, что говорит о законе Мура, замедляется, то новости от полупроводниковых литейных заводов, которые производят чипы для таких полупроводниковых компаний, как Qualcomm, MediaTek и Nvidia, указывают на то, что все ускоряется. По крайней мере, они немного сокращают разрыв с Intel.

Крупнейшая в мире литейная компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) сообщила, что в первом квартале 2017 года она планирует отгрузить 10 нм. TSMC заявила, что начала массовое производство своих первых 16-нм процессоров FinFET во втором квартале, и поставки начнутся в этом году. месяц. (Это означает поставки клиентам TSMC, а не конечным пользователям; мы еще не видели, чтобы такой чип поставлялся в конечном продукте, хотя мы ожидаем, что в ближайшие несколько месяцев.)

Со-генеральный директор TSMC Марк Лю сказал, что его 10-нм процесс идет в ногу с реальной поставкой продукции в начале 2017 года. Он сказал, что 10-нм детали будут на 15% быстрее при той же общей мощности или будут использовать на 35% меньше энергии при той же скорости и с большей чем удвоить плотность затвора 16-нм процесса.

Если все это осуществится, продукты, изготовленные по 10-нм техпроцессу TSMC, могут появиться на рынке примерно на четверть или раньше, чем продукты, изготовленные по 10-нм техпроцессу Intel, что станет большим поворотом в отрасли. Тем не менее, обратите внимание, что TSMC объявила о задержках в прошлом: чуть более года назад она сообщила, что ожидает начало производства рисков в 10 нм в конце 2015 года, и указала более агрессивные цели в отношении скорости и мощности.

Между тем, другой крупный лидирующий производитель чипов, Samsung, заявил, что к концу 2016 года начнет массовое производство 10-нм чипов. Samsung выпустила свой первый 14-нм продукт FinFET, Exynos 7 Octa, ранее в этом году в своих телефонах Galaxy S6. Это было незначительно после первых 14-нм массовых поставок Intel (хотя эти два процесса немного отличаются), что является большим изменением по сравнению с эпохой, когда Intel долго лидировала в технологии производства.

Samsung также лицензировала свою 14-нм технологию GlobalFoundries, которая заявила, что в этом году будет наращивать объем 14-нм технологии. Среди клиентов GlobalFoundries - AMD, которая утверждает, что планирует внедрить 14-нм технологию FinFET в различных продуктах в течение 2016 года, и недавно приобрела бизнес IBM по производству чипов.

GlobalFoundries предлагает 22-нм FD-SOI

GlobalFoundries также планирует предложить другое решение под названием 22 нм FD-SOI (полностью обедненный кремний-на-изоляторе), анонсированное на прошлой неделе. В этом процессе используются обычные плоские транзисторы, а не 3D FinFET, но здесь они изготовлены на пластине другого типа, известной как SOI. GlobalFoundries утверждает, что при таком подходе он может производить микросхемы, которые обеспечивают лучшую производительность и более низкую мощность, чем обычно используемый 28-нм планарный процесс при сопоставимой стоимости (и гораздо более низкой стоимости, чем 14-нм FinFET, которые требуют гораздо большего числа проходов с использованием иммерсионной литографии 193-нм). GlobalFoundries заявляет, что в результате процесса размер матрицы на 20% меньше по сравнению с 28 нм.

Несмотря на то, что Fab заявляет, что FinFET обеспечивает большую производительность и необходимы в некоторых приложениях, он считает, что новый процесс также подходит для массового рынка мобильной связи, Интернета вещей, радиочастот и сетей. По словам GlobalFoundries, по сравнению с 14-нм продуктами FinFET, для процесса требуется почти на 50% меньше слоев иммерсионной литографии, что снизит стоимость.

Samsung также планирует предложение FD-SOI, хотя и на 28 нм.

Далее, IBM и ее партнеры недавно объявили о том, что они производят 7-нм тестовые чипы в лаборатории, хотя, конечно, между лабораторией и массовым производством есть большой путь.

Semicon West показывает новые инструменты

Будущее производства чипов было также темой на конференции Semicon West на прошлой неделе, где производители оборудования для производства полупроводников обсуждали прогресс, достигнутый ими в области новых технологий.

Кажется, существует общее согласие относительно логической дорожной карты, хотя сроки неясны. Следующим шагом, вероятно, станет переход к альтернативным материалам, в частности к новым канальным материалам (таким, как материалы, используемые IBM в его 7-нм испытательном чипе), таким как кремний-германий (SiGE) и арсенид индия-галлия (InGaAs). Предполагается, что такие материалы расширят использование конструкций FinFET еще на пару поколений, и тогда отрасль может полностью перейти на новую транзисторную структуру, возможно, на транзисторы со всеми затворами, иногда называемые нанопроводами, где-то около 5-нм узла.

В области литографии ASML заявила, что ее цель для оборудования EUV - 1000 вафель в день при доступности 50%, а также что он все еще нацелен на подготовку EUV для производства 7 нм, хотя он будет использоваться только для, возможно, пяти-десяти критических слоев. и 193-нм литография будет по-прежнему выполнять основную часть работы. Ранее объявив, что неназванный клиент из США, который, как полагают почти все наблюдатели, являются Intel, согласился купить 15 инструментов для литографии EUV, ASML подтвердил, что Intel фактически приобрела шесть систем, две из которых будут поставлены в этом году.

Хотя большая часть обсуждения Закона Мура была посвящена логическим чипам, следует отметить, что микросхемы памяти также находятся в процессе перехода. DRAM сокращается резко. Большинство производителей сейчас переходят на 20-нм DRAM, возможно, осталось еще одно или два поколения. Любое дальнейшее повышение плотности или стоимости будет зависеть от дополнительных производственных мощностей, больших размеров пластин (450 мм), стекирования трехмерных чипов (гибридных кубов памяти) или, возможно, в конечном итоге от нового типа памяти, такого как MRAM.

На флеш-памяти NAND ситуация несколько иная. Флэш-память NAND уже меньше 20 нм, и, как и DRAM, ей не хватает места для дальнейшего масштабирования, но в этом случае есть четкая альтернатива. Горячая тема - 3D NAND, которая использует несколько слоев ячеек памяти, изготовленных из очень тонких, однородных пленок. Размеры элементов отдельных ячеек больше не должны быть такими маленькими (они уменьшаются примерно до 40-50 нм), но плотность продолжает масштабироваться - потенциально до 1 терабит на чипе - добавляя больше слоев. Литография намного проще, но она требует более совершенных инструментов атомарного уровня для размещения и травления этих массивов памяти.

Samsung уже находится в массовом производстве, и его 3D NAND второго поколения с 32 слоями может вместить до 128 ГБ (16 ГБ) на одном чипе. На этой неделе компания Samsung анонсировала новое поколение корпоративных твердотельных накопителей 6 Гбит / с, которые могут хранить до 3, 86 ТБ данных в 2, 5-дюймовом форм-факторе с использованием этих 128 ГБ чипов. Ожидается, что альянс Micron / Intel и SK Hynix начнут массовое производство 3D NAND в конце этого года. Micron и Intel утверждают, что их технология воздушного зазора позволит им производить более плотные микросхемы, начиная с 256 ГБ и 384 ГБ, в то время как SK Hynix планирует использовать 36 слоев, а в следующем году - 48 слоев, чтобы масштабировать плотность. Toshiba и SanDisk появятся в следующем году. В Semicon West компании-производители оборудования заявили, что переход на 3D NAND происходит быстрее, чем ожидалось, и, по некоторым оценкам, 15 процентов мировой емкости битами сместится к концу этого года.