تتحول Samsung و TSMC إلى تقنية معالجة تبلغ 5 نانومتر
أكبر مصنعين هما تايوان لصناعة أشباه الموصلات (TSMC) وأعلنت شركة Samsung في أبريل أنها على وشك الصعود إلى الدرجة التالية
من سلم
القانون في مور . أولاً ، تحدثت شركة TSMC ،
معلنةً عن نقل تقنية العملية التي تبلغ 5 نانومتر إلى مرحلة "الإنتاج المحفوف بالمخاطر" - أي أن الشركة تعتقد أن العملية جاهزة وأن العميل الأول يتحمل المخاطر ، على أمل أن يعمل المنتج في مخططاته. سرعان ما تبعتها Samsung
ببيان مماثل.
يقول TSMC أن عملية 5nm توفر زيادة بنسبة 15 ٪ في السرعة أو زيادة بنسبة 30 ٪ في كفاءة استخدام الطاقة. وعدت شركة Samsung بتسارع بنسبة 10٪ وزيادة في الكفاءة بنسبة 20٪. يقول المحللون إن هذه الأرقام تتماشى مع التوقعات. ومع ذلك ، مقارنة بالتحسن الذي حدث في بعض الأحيان بنسبة 50 ٪ منذ 10 سنوات ، فمن الواضح أن قانون مور ليس هو نفسه كما كان من قبل. لكن وفقًا لاستثمارات الشركات المصنعة الكبيرة ، يعتقد العملاء أن الأمر يستحق ذلك.
ما هي خصوصية 5 نانومتر؟
5 نانومتر هي أول تقنية تم إنشاؤها من الصفر باستخدام
الطباعة الضوئية في الأشعة فوق البنفسجية العميقة [الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى ، EUV]. FGU بطول موجة 13.5 نانومتر يمكن أن تخلق أجزاء صغيرة للغاية على السيليكون. يمكن صنع بعضها بواسطة الجيل السابق من أدوات الطباعة الليثوغرافية ، ومع ذلك ، فإنها تحتاج إلى ثلاثة أو أربعة تمريرات متتالية لإنتاج نفس النتيجة التي تحققها FGU في تمريرة واحدة.
التحسينات التي تحققت في الانتقال إلى تكنولوجيا عملية جديدةبدأت المصانع الإنتاج عند 7 نانومتر دون استخدام FGU ، ولكن بعد ذلك استخدمتها لتقليل عدد الخطوات المطبوعة وتحسين الإنتاج. عند إنتاج 5 نانومتر ، يتم استخدام 10-12 خطوة من وحدات FGU ، أي بالنسبة للتقنيات السابقة ، ستكون هناك حاجة للقيام بـ 30 خطوة ، إن أمكن.
يقول
J. Dan Hutcheson من VLSI Research ، نظرًا لأن الأقنعة الضوئية التي تحتوي على مخططات باهظة التكلفة وأن كل آلة طباعة حجرية تكلف 100 مليون دولار بالإضافة إلى استثمار ، "FGU أكثر تكلفة لكل طبقة". ولكن فيما يتعلق بالركائز ، يتم الحصول على فجوة في صافي الدخل ، وسوف تشكل FSI الأساس لجميع العمليات المستقبلية.
من سيستخدمها؟
عملية التصنيع الجديدة ليست للجميع. على الأقل ليس بعد. ومع ذلك ، فقد حددت الشركتان بعض الشركات التي من المحتمل أن تكون في المقدمة ، بما في ذلك معالجات تصنيع الموردين للهواتف الذكية والبنية التحتية 5G. يقول
Len Jelinek ، المحلل في أشباه الموصلات في IHS Markit: "نحتاج إلى كميات كبيرة وحاجة إلى السرعة أو كفاءة الطاقة".
يوضح
كيفن كريفل من TIRIAS Research ما تنافسه في الأمور. الجرافيك ، FPGA ، المعالجات الدقيقة عالية الأداء تستخدم ليكون أول من الاستفادة من الخط الأمامي لقانون مور. ولكن مع تنافس أقل في هذه الأسواق ، أصبحت التكنولوجيا الجديدة مطلوبة بشكل متزايد لمعالجات الأجهزة المحمولة.
هل من الطبيعي أن تبقى فقط شركتان؟
تقدم 5 شركات فقط خدمات تصنيع 5 نانومتر ، Samsung و TSMC. استسلم GlobalFoundries في 14 نانومتر ، في حين تأخرت شركة Intel ، التي تأخرت لسنوات عن إصدار منتجات مكافئة لمنافسيها في 7 نانومتر ، في رفض خدمات الإنتاج.
تبقى Samsung و TSMC لأنهما قادران على تحمل الاستثمار وتوقع عائد معقول عليهما. كانت شركة سامسونج
أكبر شركة لتصنيع الرقائق من حيث الإيرادات في عام 2018 ، لكن مرافق التصنيع لديها تعتبر
رابع شركات في العالم ، حيث احتلت شركة TSMC المرتبة الأولى. بلغت النفقات الرأسمالية لـ TSMC في عام 2018 10 مليارات دولار ، وتخطط Samsung تقريبًا لنفس النفقات سنويًا حتى عام 2030.
هل يمكن أن تعمل الصناعة عندما تكون هناك شركتان فقط قادرة على تقديم عملية التصنيع الأكثر تقدماً؟ يقول هاتشسون: "السؤال ليس ما إذا كان يمكن أن ينجح". "سوف تضطر إلى ذلك."
يقول جيلينيك: "طالما لدينا حلان قابلاً للتطبيق على الأقل ، ستشعر الصناعة بالراحة".
ما التالي؟
على خطوط التجميع لصانعي الرقائق ، عادةً يتبع 5 نانومتر 7 نانومتر ، و 3 نانومتر يتبع 5 نانومتر. لكن المحللين يقولون إن المصانع ستبدأ في تقديم مختلف التقنيات مع تحسينات تدريجية تسد الفجوات. في الواقع ، تقدم كل من Samsung و TSMC ما يسمونه
تقنية معالجة 6 نانومتر . ستحتاج المصانع إلى منتجات وسيطة بحيث يستمر العملاء في الوصول إليها على حافة قانون مور. بعد كل شيء ، لا يوجد العديد من الأرقام المتبقية بين 5 و 0.