Samsung Halbleiterfabrik in Austin (USA)Der Übergang von 14 nm zu 10 nm wird der größte Technologiesprung in der Transistordichte in der Geschichte sein. Die Dichte steigt sofort um das 2,7-fache. Somit wird Moores Gesetz für die kommenden Jahre in Kraft bleiben. Die Veröffentlichung von AnandTech hat Informationen über die Pläne verschiedener Unternehmen für den Bau von Anlagen der neuen Generation mit technologischen Prozessen von 10, 7, 6 und 5 nm
gesammelt .
Zunächst ist anzumerken, dass das Messen der Dichte von Transistoren durch die Größe eines Transistors keine vollständig korrekte Metrik ist. Intel schätzt beispielsweise, dass seine 14 nm 23% mehr Transistoren aufnehmen können als die 14 nm von „anderen Unternehmen“. Ein solcher Unterschied entsteht aufgrund einer geringeren Höhe der Logikzelle, eines kürzeren Abstands zwischen den Gates und eines kleineren Rippenabstands (siehe Tabelle).
Beispielsweise ist der Gate-Abstand (Gate-Abstand, der Abstand zwischen den Gates benachbarter Transistoren, einschließlich der Breite der Gates selbst) bei Intel radikal kleiner als der anderer Hersteller. Bei der 22-Nanometer-Prozesstechnologie war sie ungefähr die gleiche wie bei Wettbewerbern bei 14/16 nm.
In Bezug auf den Verbindungsabstand (Verbindungsabstand, der Mindestabstand zwischen den Schichten der In-Circuit-Verbindungen) hat Intel keinen solchen Hauptvorteil, aber die Konkurrenten haben die Zahl, die Intel bereits bei 14 nm erreicht hat, noch nicht erreicht.
So erreichten die „anderen Fabriken“ mit einer Verzögerung von drei Jahren die „Intel“ -Dichte von Transistoren: Dazu müssen sie die 10-nm-Prozesstechnologie so implementieren, dass sie den 14 nm von Intel entspricht, und dann wird der Marktführer selbst weit vorankommen. Zumindest hat Intel selbst solche Pläne.
Interessant ist auch, dass die derzeit um ein Vielfaches verbesserte 14-nm ++ -Technologie der dritten Generation von Intel besser ist als die ersten 10-nm-Chips. Das Unternehmen selbst erkennt dies an. Es gibt nichts zu tun - neue Technologien müssen noch getestet und getestet werden. Das heißt, wir können irgendwann um 2020 auf die tatsächliche Verbesserung der 14-nm ++ - Technologie warten, und wir können nur auf Intel hoffen, da die Wettbewerber trotz der angekündigten Pläne von 10 und 7 nm technologisch im Rückstand sind (wir wiederholen dies erneut) Worte von Intel, aber was ist eigentlich die technologische Verzögerung der Konkurrenten und ob es existiert, ist unbekannt).
Tatsächlich wäre es richtiger, die Dichte der Transistoren tatsächlich zu berücksichtigen: die Fläche der Mikroschaltung durch die Anzahl der Transistoren zu teilen. Aber wie geht das, wenn die Fabriken selbst noch nicht angefangen haben zu arbeiten? Durch die Analyse der Pläne von Unternehmen ist es nur möglich, die Bauzeiten miteinander zu vergleichen und die gleiche technologische Prozessrate für ein Unternehmen mit dem gleichen Parameter für ein anderes Unternehmen gleichzusetzen: 14 nm bis 14 nm, 10 nm bis 10 nm usw.
AnandTech hat Informationen von allen wichtigen Akteuren der Halbleiterindustrie gesammelt, die in die Modernisierung der Produktion und den Bau neuer Fabriken investieren möchten. Dies sind GlobalFoundries (USA), Intel (USA), Samsung (Südkorea), die Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC, China), die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC, Taiwan) und United Microelectronics (UMC, Taiwan). Ihre Pläne für die kommenden Jahre können in der folgenden Tabelle zusammengefasst werden.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, wird GlobalFoundries den 14LPP-Herstellungsprozess für das kommende Jahr weiter herstellen, aber bis Ende 2018 wird mit der Massenproduktion von 7-nm-Chips begonnen. Der Beginn der Massenproduktion und der Beginn des Verkaufs von Fertigprodukten sind nicht dasselbe. Diese beiden Ereignisse können für 4-7 Monate getrennt werden. Zunächst beabsichtigt GlobalFoundries, die traditionelle Lithographie mit tiefem Ultraviolett (Deep Ultra Violet, DUV) zu verwenden, bei der Lichtquellen mit einer Wellenlänge von 193 nm verwendet werden, und dann auf die fortschrittliche EUV-Technologie (Extreme Ultra Violet) mit einer Wellenlänge von etwa 20-mal weniger umzusteigen. In solchen Maßstäben beträgt die Wellenlänge ungefähr einige zehn Atome, so dass EUV der Halbleiterindustrie grundlegend neue Möglichkeiten eröffnet.
Intel wird in diesem Jahr damit beginnen, 10-nm-Chips für mobile Geräte herauszubringen, obwohl Desktop-Prozessoren bei 14 nm bleiben werden. Ende des Jahres soll die Produktion in der dritten Generation von 14 nm ++ aufgenommen werden. Intel ist einer der ersten, der in die EUV-Forschung investiert, hat jedoch noch keine konkreten Aussagen zum Einsatz dieser Technologie gemacht. Es versteht sich, dass Intel EUV bis zu 5 nm nicht verwenden wird.
Nach der Einführung von 10 nm plant TSMC, schnell auf 7 nm umzuschalten, während Samsung im Gegensatz dazu bis 2019 10 nm-Chips herausbringen wird. Die Dichte von Transistoren hängt nicht nur von ihrer Größe ab, sondern auch von der Perfektion der Technologie. Die 10 nm von Samsung bieten wahrscheinlich ungefähr die gleiche Dichte wie die 7 nm von TSMC. Die Situation hier ist die gleiche wie bei der technologischen Überlegenheit von Intel.
Samsung plant, 2019-2020 die EUV-Lithographie der nächsten Generation einzuführen, um CLN7FF + -Transistoren herzustellen.
Es werden viele EUV-Experimente durchgeführt, aber niemand weiß genau, ob diese fortschrittliche Technologie eingesetzt werden kann. Alle Pläne von Unternehmen in Bezug auf EUV in der Tabelle können bisher eher als „Wünsche“ angesehen werden.