p>Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. раскрыла некоторые подробности о 7-нм технологическом процессе для изготовления микросхем. Согласно заявлению высокопоставленного руководителя TSMC, новый техпроцесс использует элементы 10-нм норм производства. Хотя подобный подход имеет ряд преимуществ, он также имеет свои недостатки. Компания подтвердила планы начать опытное производство по новой технологии в начале 2017 года и перейти к массовому выпуску микросхем по данному процессу в 2018.

7 в 18

«Разработка технологического процесса 7 нм идёт полным ходом», — сказал Марк Лью (Mark Liu), исполнительный содиректор TSMC, в ходе телефонной конференции с инвесторами и финансовыми аналитиками. «У нас есть команда, работающая параллельно по этой программе. Мы планируем начать квалификационное производство по 7-нм технологии в первом квартале 2017 года, через пять кварталов после начала опытного производства по техпроцессу 10 нм».

Время выхода 7-нм технологии TSMC на рынок — первый или второй квартал 2018 года — кажется феноменально ранним, поскольку массовое производство по технологии 10 нм стартует в 2017 году. Тем не менее, по всей видимости, 7-нм техпроцесс TSMC не является чем-то совершенно новым, разработанным с чистого листа. Согласно заявлению господина Лью, технологический процесс 7 нм (чьё официальное название пока неизвестно) будет иметь «родство» (relationship) с 10-нм технологией, аналогичное тому, что мы видели в случае с 16-нм и 20-нм процессами TSMC.

Родственные связи

Исполнительный содиректор TSMC не уточнил характер «родственной связи» между двумя технологиями производства микросхем, но сказал, что это позволит компании продолжить использовать те же инструменты для инспекции дефектов, моделирования, метрологии и т.д., что и в случае с процессом 10 нм. Кроме того, опыт, который TSMC получит в ходе производства интегральных схем по техпроцессу 10 нм, поможет компании получить высокий выход годных уже в начале использования 7-нм технологии.

Как известно, 20-нм и 16-нм технологические процессы Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. используют одни и те же слои с межблочными соединениями, контактами, диэлектриками и т. п. (т. н. back end of line, BEOL), но различаются применением транзисторов с вертикально расположенным затвором (FinFET) в 16-нм варианте. В результате, хотя 16-нм технологические процессы дают возможность серьёзно повысить тактовые частоты и понизить энергопотребление, геометрические размеры чипов, произведённым по 20-нм и 16-нм технологиям, одинаковы. Относительно низкая плотность транзисторов у 16-нм технологических процессов TSMC делают эти технологии весьма дорогими для использования компаниями, которым требуются микросхемы с большим количеством функциональных блоков. С другой стороны, использование знакомых производителю слоёв BEOL во многом гарантирует отсутствие дефектов в них, что увеличивает выход годных микросхем в начале жизненного цикла новых технологий.

Масштабирование под вопросом

К сожалению, компания TSMC не раскрыла никаких фактических сведений о 7-нм технологическим процессе, а также о том, какие именно элементы 10-нм технологии он будет использовать.

Официально компания обещает, что 7-нм техпроцесс позволит увеличить тактовые частоты и улучшить «масштабирование» микросхем. Однако, если 7 нм продолжит использовать межблочные соединения и диэлектрики от технологии 10 нм, трудно ожидать от неё сильного увеличения плотности транзисторов. С другой стороны, поскольку 10-нм техпроцесс обеспечивает посредственное увеличение частотного потенциала (до 15 %) и среднее снижение энергопотребления (до 35 %) по сравнению с продвинутой технологией 16 нм (CLN16FF+), 7-нм технология может оказаться ровно тем, что потребуется рынку для высокопроизводительных микросхем в середине 2018 года.

Новые реалии

В прошлом десятилетии компании TSMC и UMC предлагали улучшенные версии своих основных технологий, которые получались путём дополнительной подстройки фотолитографических сканеров. Именно так мир увидел 110-нм технологию (улучшенная 130-нм), 80-нм (уменьшенная 90-нм), 55-нм и т.д. Подобные техпроцессы использовали те же библиотеки элементов, средства автоматизированного проектирования и производственное оборудования, что и «полноценные». Однако благодаря тонкой настройке сканеров, «ужатые» техпроцессы помогали уменьшить площадь кристаллов, увеличить частотный потенциал и/или уменьшить энергопотребление без использования полностью нового технологического процесса и необходимости перепроектировать интегральные схемы.

В настоящее время подобные тонкие настройки сканеров более не применяются. Тем не менее, как видно, контрактные производители микросхем используют элементы своих технологий в разных поколениях техпроцессов. Так, TSMC, Samsung и GlobalFoundries используют BEOL от предыдущего техпроцесса в своих 16-нм и 14-нм технологиях производства. С одной стороны, это помогает избежать ряда проблем и вывести новые техпроцессы на рынок быстрее. С другой, это означает, что по-настоящему новые нормы производства, которые улучшают сразу все параметры микросхем, выходят на рынок всё реже.

Судя по всему, Intel остаётся единственной компанией, которая разрабатывает новые технологические процессы с целью улучшения всех аспектов своих продуктов. К сожалению, разработка таких передовых технологий становится всё сложнее и занимает всё больше времени. Вследствие несовершенства инструментов производства компания недавно заявила, что вынуждена использовать одну и ту же технологию не два, а три года.

Основываясь на различных комментариях руководителей Intel, сделанных в последний год, можно предположить, что компания планирует рассмотреть возможность использования сканеров с длиной волны 13,5 нм (диапазон жёсткого ультрафиолета, EUV), новые материалы, а также новую структуру транзисторов для своей 7-нм технологии.

Источник:

Источник: 3DNews