مصنع سامسونج لأشباه الموصلات في أوستن (الولايات المتحدة الأمريكية)سيكون الانتقال من 14 نانومتر إلى 10 نانومتر أكبر قفزة تكنولوجية في كثافة الترانزستور في التاريخ. تزداد الكثافة على الفور 2.7 مرة. وبالتالي ، سيستمر قانون مور ساري المفعول في السنوات القادمة.
جمعت منشورات AnandTech معلومات حول خطط الشركات المختلفة لبناء مصانع الجيل الجديد مع العمليات التكنولوجية من 10 و 7 و 6 و 5 نانومتر.
تجدر الإشارة أولاً إلى أن قياس كثافة الترانزستورات بحجم ترانزستور واحد ليس مقياسًا صحيحًا تمامًا. على سبيل المثال ، تقدر Intel أن 14nm يمكنها استيعاب 23٪ من الترانزستورات أكثر من 14nm من "الشركات الأخرى". يتم تشكيل هذا الاختلاف بسبب ارتفاع الخلية المنطقية الأصغر ، ومسافة أقصر بين البوابات وتباعد الضلع الأصغر (انظر الجدول).
على سبيل المثال ، فإن درجة البوابة (خطوة الملعب ، والمسافة بين أبواب الترانزستورات المجاورة ، بما في ذلك عرض البوابات نفسها) في Intel أصغر بشكل جذري من تلك الموجودة في الشركات المصنعة الأخرى. على تقنية معالجة 22 نانومتر ، كانت تقريبًا نفس تقنية المنافسين الآن في 14/16 نانومتر.
من حيث درجة الاتصال البيني (درجة الاتصال ، الحد الأدنى للمسافة بين طبقات الاتصالات في الدائرة) ، لا تتمتع Intel بمثل هذه الميزة الأساسية ، ولكن لا يزال المنافسون لم يقتربوا بعد من الرقم الذي وصلت إليه Intel بالفعل عند 14 نانومتر.
وهكذا ، وصلت "المصانع الأخرى" إلى كثافة "إنتل" من الترانزستورات بتأخير ثلاث سنوات: لهذا تحتاج إلى تنفيذ تقنية معالجة 10 نانومتر لتساوي 14 نانومتر من إنتل ، ومن ثم سيذهب القائد نفسه إلى الأمام. على الأقل ، لدى إنتل نفسها مثل هذه الخطط.
من المثير للاهتمام أيضًا أن تقنية الجيل الثالث المحسنة من Intel من الجيل الثالث 14 نانومتر ++ ستكون أفضل من رقائق 10 نانومتر الأولى. الشركة نفسها تعترف بذلك. لا يوجد شيء يتعين القيام به - لا تزال التقنيات الجديدة بحاجة للاختبار والاختبار. أي أنه يمكننا انتظار التحسين الفعلي لتقنية 14 نانومتر ++ في مكان ما في عام 2020 تقريبًا ، ولا يمكننا إلا أن نأمل في إنتل ، لأن المنافسين متخلفون تقنيًا ، على الرغم من الخطط المعلنة من 10 و 7 نانومتر (مرة أخرى ، نكرر ، هذا هو كلمات إنتل ، ولكن ما هو في الواقع الفارق التكنولوجي للمنافسين وما إذا كان موجودًا غير معروف).
في الواقع ، سيكون من الأصح النظر في كثافة الترانزستورات في الواقع: تقسيم مساحة الدائرة الدقيقة على عدد الترانزستورات. ولكن كيف نفعل ذلك إذا لم تبدأ المصانع نفسها في العمل بعد. من خلال تحليل خطط الشركات ، من الممكن فقط مقارنة فترات البناء مع بعضها البعض ، معادلة نفس معدل العملية التكنولوجية لشركة واحدة مع نفس المعلمة لشركة أخرى: 14 نانومتر إلى 14 نانومتر ، 10 نانومتر إلى 10 نانومتر ، إلخ.
جمعت AnandTech معلومات من جميع اللاعبين الرئيسيين في صناعة أشباه الموصلات الذين يخططون للاستثمار في تحديث الإنتاج وبناء مصانع جديدة. هذه الشركات هي GlobalFoundries (الولايات المتحدة) ، Intel (الولايات المتحدة الأمريكية) ، Samsung (كوريا الجنوبية) ، شركة تصنيع أشباه الموصلات الدولية (SMIC ، الصين) ، شركة تصنيع أشباه الموصلات التايوانية (TSMC ، تايوان) وشركة United Microelectronics (UMC ، تايوان). يمكن تلخيص خططهم للسنوات القادمة في الجدول التالي.
كما يتبين من الجدول ، ستستمر GlobalFoundries في تصنيع عملية التصنيع 14LPP للسنة القادمة ، ولكن بحلول نهاية عام 2018 ، ستبدأ الإنتاج الضخم لرقائق 7 نانومتر. إن بداية الإنتاج الضخم وبداية مبيعات المنتجات النهائية ليستا نفس الشيء. يمكن فصل هذين الحدثين لمدة 4-7 أشهر. أولاً ، تعتزم GlobalFoundries استخدام الطباعة الحجرية التقليدية بالأشعة فوق البنفسجية العميقة (Deep Ultra Violet، DUV) ، والتي تستخدم مصادر الضوء التي يبلغ طولها الموجي 193 نانومتر ، ومن ثم ستتحول إلى تكنولوجيا EUV المتقدمة (Extreme Ultra Violet) ذات الطول الموجي حوالي 20 مرة أقل. في مثل هذه المقاييس ، يبلغ طول الموجة عدة عشرات من الذرات تقريبًا ، لذلك يفتح EUV فرصًا جديدة بشكل أساسي في صناعة أشباه الموصلات.
ستبدأ Intel إطلاق 10 شرائح نانومتر للأجهزة المحمولة هذا العام ، على الرغم من أن معالجات سطح المكتب ستبقى عند 14 نانومتر. في نهاية العام ، من المخطط إقامة إنتاج في الجيل الثالث من 14 نانومتر ++. تعد Intel واحدة من أوائل الشركات التي استثمرت في أبحاث EUV ، لكنها لم تصدر بعد بيانات محددة حول استخدام هذه التقنية. من المفهوم أن Intel لن تستخدم EUV حتى 5 نانومتر.
بعد إدخال 10 نانومتر ، تخطط TSMC للتبديل بسرعة إلى 7 نانومتر ، في حين ستقوم Samsung ، على العكس من ذلك ، بإطلاق شرائح 10 نانومتر بحلول عام 2019. لا تعتمد كثافة الترانزستورات على حجمها فحسب ، بل تعتمد أيضًا على كمال التكنولوجيا. من المرجح أن توفر 10 نانومتر من Samsung نفس كثافة 7 نانومتر تقريبًا من TSMC. الوضع هنا هو نفس التفوق التكنولوجي لشركة Intel.
تخطط Samsung لإدخال الجيل التالي من الطباعة الحجرية EUV في 2019-2020 لإنتاج CLN7FF + الترانزستورات.
يتم إجراء العديد من تجارب EUV ، لكن لا أحد يعرف على وجه اليقين ما إذا كانت هذه التكنولوجيا المتقدمة ستكون قادرة على الركوب. يمكن اعتبار جميع خطط الشركات بشأن EUV في الجدول حتى الآن على أنها "رغبات".