A fines de agosto, GlobalFoundries, un fabricante de circuitos integrados de semiconductores (trabaja con AMD),
dejó de desarrollar procesos de fabricación de 7 nanómetros. Unos meses antes, Intel
anunció que estaba retrasando nuevamente el lanzamiento de su chip de 10 nanómetros.
Explicamos más a fondo las razones de estas decisiones y la situación en la industria.
/ foto Intel Free Press CCAlgunas palabras sobre procesos tecnológicos.
Los transistores separados en un chip se forman
por fotolitografía . En este caso, se aplica una delgada película de polímero fotosensible llamada fotorresistencia al sustrato de silicio. Luego, esta capa fotográfica se trata con luz (produce la llamada exposición) a través de una máscara fotográfica con el patrón necesario. Las áreas expuestas se lavan en el revelador, y luego los cristales se graban.
Las empresas están reduciendo los procesos tecnológicos para aumentar el número de productos de una pieza de trabajo y reducir el consumo de energía del chip final. El fabricante tiene la oportunidad de aumentar la velocidad del chip, sin modificar sus dimensiones.
Durante mucho tiempo, esta tendencia (a reducir los procesos tecnológicos) se mantuvo justa. Pero ahora, las empresas de TI han comenzado a retrasar o incluso dejar de desarrollar nuevos procesos tecnológicos. Esto se debe en parte al aumento en el precio del equipo y un alto nivel de matrimonio.
Más detalles sobre la situación se discuten a continuación.
Por qué GlobalFoundries canceló 7nm
GlobalFoundries produce obleas de silicio en ocho plantas en todo el mundo. Se suponía que la compañía lanzaría un chip de 7 nm en el segundo trimestre de 2018. Sin embargo, un par de semanas antes del lanzamiento esperado, GlobalFoundries decidió cancelar todo.
En cambio, la organización
se centrará en el desarrollo de estándares de producción especializados para
14LPP (Low-Power Plus) y 12LP (Leading-Performance) y la creación de varios
dispositivos de almacenamiento integrados.
La plataforma 14LPP es una versión mejorada del proceso de 14nm basada en el transistor 3D
FinFET . Aumenta el rendimiento de los dispositivos en un 55% y reduce su consumo de energía en un 60% (en comparación con 28 nm). Y
12LP es un proceso de fabricación de semiconductores, enfocado a las necesidades de sistemas de inteligencia artificial, teléfonos inteligentes y electrónica automotriz.
Según el CTO GlobalFoundries Gary Patton, la razón del giro estratégico no fueron problemas técnicos, sino financieros. La compañía ha invertido miles de millones de dólares en el desarrollo de chips de 7 nanómetros. La primera generación, que usa litografía de inmersión, estaba casi terminada. Pero el segundo y el tercero (requerían rangos UV más profundos para aumentar la densidad de los transistores) no tenían fondos suficientes.
Junto con la cancelación de 7 nm, GlobalFoundries detuvo el desarrollo de procesos de fabricación de 5 nanómetros y 3 nanómetros. Debido al cambio de rumbo, GlobalFoundries reducirá el cinco por ciento de sus empleados y revisará los acuerdos con AMD e IBM. En particular, la compañía trabajará con IBM hasta fin de año, y luego dejará de investigar nuevos procesos tecnológicos.
¿Quién más pospuso el desarrollo?
Otra organización que retrasó el lanzamiento de chips en un nuevo proceso fue Intel. El gigante de TI ha estado
moviendo la liberación masiva de circuitos de 10 nm durante dos años. Esta vez, el inicio de las ventas de los primeros productos de 10 nm se
trasladó a finales de 2019.
Según los
representantes de la compañía, la razón del retraso es el bajo rendimiento de los procesadores. Se
cree que el problema está asociado con la tecnología de múltiples patrones y el uso de cobalto.
Los volúmenes de producción están creciendo más lentamente de lo planeado. Técnicamente, Intel ya está suministrando chips de 10 nm en pequeños lotes. Por ejemplo, el primer Core i3-8121U (procesadores de 10 nm de la familia Cannon Lake) ya
funciona en las computadoras portátiles Lenovo. Sin embargo, no hay necesidad de hablar sobre la producción en masa de chips.
/ foto Intel Free Press CCOtros actores del mercado tampoco tienen prisa por poner en marcha el desarrollo de nuevos procesos tecnológicos. Hasta ahora, UMC se ha
decidido por la tecnología de proceso de 14 nm, mientras que Samsung
promete 7 nm, pero no antes de 2019.
Razones principales
Como ya dijimos, el alto costo de la transición es una de las razones por las cuales GlobalFoundries redujo sus proyectos. Y según Gartner, ella es la principal. Según los analistas, el costo de desarrollar tecnología de 7 nm es de aproximadamente $ 270 millones.
Equipo para
litografía de EUV , nanohojas, materiales exóticos como el rutenio: todas estas cosas no son baratas, pero algunas de ellas ya son difíciles de hacer. Para recuperar la inversión en producción,
es necesario producir 150 millones de chips por año. Por lo tanto, la implementación de procesos de 7, 5, 3 y 2 nm puede ser comercialmente desventajosa.
Además, incluso si crean un microcircuito, el "escape" en el rendimiento no siempre resulta ser significativo. Por ejemplo, Qualcomm
cree que el proceso de 5 nm no superará en gran medida los 7 nm en términos de rendimiento, y que habrá que invertir varios miles de millones de dólares en su desarrollo.
La segunda razón es la alta probabilidad de error y su precio. Por ejemplo, los retrasos en el suministro de la tecnología de proceso Intel de 10 nm "
arrojaron un centavo " a uno de los gigantes de TI con una capitalización de $ 20 mil millones.
Los residentes de HN también
destacan otras razones de la desaceleración en la industria de semiconductores. Por ejemplo, uno de los usuarios cree que reducir el tamaño del cristal tiene un efecto negativo en su enfriamiento. Por lo tanto, las empresas están tratando de invertir en el desarrollo de tecnologías más eficientes energéticamente, en lugar de reducir el tamaño de los cristales (este es el camino que ha elegido GlobalFoundries).
¿Por qué todavía se necesitan actualizaciones?
Los representantes de la industria
creen que los procesos tecnológicos aún tendrán que reducirse. Esto asegurará la operación efectiva de AI, MO, redes 5G e IoT. Según los
cálculos preliminares realizados por los desarrolladores de TSMC, la tecnología de proceso de 7 nm mejorará la productividad en un 30% y reducirá a la mitad el consumo de energía del procesador (en comparación con 10 nm).
Sin embargo, David Hemker, vicepresidente senior de Lam Research, una compañía de semiconductores,
enfatiza que la industria necesitará nuevas soluciones para hacer frente a la creciente complejidad de los procesos de fabricación.
/ foto Fritzchens Fritz PDHasta ahora, la litografía EUV genera
demasiados defectos en la fabricación de chips . Pero si continuamos mejorando la tecnología,
debería reducir el tiempo y los costos de desarrollar nuevos procesos tecnológicos.
A pesar de todas las dificultades de producción, algunos representantes de la industria ya hacen pronósticos para procesos de menos de 5 nm y hablan sobre el momento del lanzamiento de dichos chips. Entonces, por ejemplo, TSMC, que también se dedica a la producción de semiconductores, ya está
haciendo planes para desarrollar tecnología de proceso de 3 y 2 nm. Y el centro de investigación Imec, junto con Cadence Design Systems, incluso
desarrolló muestras de prueba de microprocesadores utilizando tecnología de 3 nm.
Por lo tanto, en el futuro definitivamente veremos la aplicación de estas tecnologías, solo que este momento puede llegar un poco más tarde de lo que originalmente se suponía.
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