Fin août, GlobalFoundries, fabricant de circuits intégrés semi-conducteurs (en collaboration avec AMD), a
cessé de développer des procédés de fabrication à 7 nanomètres. Quelques mois plus tôt, Intel avait
annoncé qu'il reportait à nouveau la sortie de sa puce 10 nanomètres.
Nous expliquons plus en détail les raisons de ces décisions et la situation dans l'industrie.
/ photo Intel Free Press CCQuelques mots sur les processus technologiques
Des transistors séparés sur une puce sont formés
par photolithographie . Dans ce cas, un mince film polymère photosensible appelé photorésist est appliqué sur le substrat de silicium. Ensuite, cette couche photo est traitée avec de la lumière (produire la soi-disant exposition) à travers un masque photo avec le motif nécessaire. Les zones exposées sont lavées dans le révélateur, puis les cristaux sont gravés.
Les entreprises réduisent les processus technologiques afin d'augmenter le nombre de produits à partir d'une seule pièce et de réduire la consommation d'énergie de la puce finale. Le fabricant a la possibilité d'augmenter la vitesse de la puce, en laissant ses dimensions inchangées.
Pendant longtemps, cette tendance (à réduire les processus technologiques) est restée juste. Mais maintenant, les sociétés informatiques ont commencé à retarder voire à arrêter de développer de nouveaux processus technologiques. Cela est dû en partie à la hausse du prix des équipements et à un niveau élevé de mariage.
Plus de détails sur la situation sont discutés ci-dessous.
Pourquoi GlobalFoundries a annulé 7 nm
GlobalFoundries produit des tranches de silicium dans huit usines à travers le monde. La société devait lancer une puce 7 nm au deuxième trimestre 2018. Cependant, quelques semaines avant la sortie prévue, GlobalFoundries a décidé d'annuler tout.
Au lieu de cela, l'organisation
se concentrera sur le développement de normes de production spécialisées pour
14LPP (Low-Power Plus) et 12LP (Leading-Performance) et la création de divers
dispositifs de stockage intégrés.
La plate -
forme 14LPP est une version améliorée du processus 14 nm basée sur le transistor
FinFET 3D. Il augmente les performances des appareils de 55% et réduit leur consommation d'énergie de 60% (par rapport à 28 nm). Et
12LP est un processus de fabrication de semi-conducteurs, affiné pour les besoins des systèmes d'IA, des smartphones et de l'électronique automobile.
Selon CTO GlobalFoundries Gary Patton, la raison du virage stratégique n'était pas des problèmes techniques, mais des problèmes financiers. L'entreprise a investi des milliards de dollars dans le développement de puces de 7 nanomètres. La première génération, qui utilise la lithographie par immersion, était presque terminée. Mais les deuxième et troisième (ils nécessitaient des gammes d'UV plus profondes pour augmenter la densité des transistors) n'avaient pas assez de fonds.
Parallèlement à l'annulation du 7 nm, GlobalFoundries a arrêté le développement de procédés de fabrication à 5 nanomètres et 3 nanomètres. En raison du changement de cap, GlobalFoundries supprimera cinq pour cent de ses employés et révisera les accords avec AMD et IBM. En particulier, l'entreprise travaillera avec IBM jusqu'à la fin de l'année, puis cessera de rechercher de nouveaux processus technologiques.
Qui d'autre a retardé le développement
Intel était une autre organisation qui a retardé la sortie des puces sur un nouveau processus. Le géant de l'informatique propose depuis deux ans
la sortie massive des circuits 10 nm. Cette fois, le début des ventes des premiers produits 10 nm a été
reporté à fin 2019.
Selon les
représentants de l' entreprise, la raison de ce retard est le faible rendement des processeurs. On
pense que le problème est associé à la technologie à motifs multiples et à l'utilisation du cobalt.
Les volumes de production progressent plus lentement que prévu. Techniquement, Intel fournit déjà des puces de 10 nm en petits lots. Par exemple, les premiers Core i3-8121U - processeurs 10 nm de la famille Cannon Lake -
fonctionnent déjà sur les ordinateurs portables Lenovo. Cependant, il n'est pas nécessaire de parler de la production de masse de puces.
/ photo Intel Free Press CCLes autres acteurs du marché ne sont pas non plus pressés de mettre en route le développement de nouveaux procédés technologiques. UMC s'est jusqu'à présent
fixé sur la technologie de traitement 14 nm, tandis que Samsung
promet le 7 nm, mais pas avant 2019.
Raisons principales
Comme nous l'avons déjà dit, le coût élevé de la transition est l'une des raisons pour lesquelles GlobalFoundries a réduit ses projets. Et selon Gartner, c'est la principale. Selon les analystes, le coût de développement de la technologie 7 nm est d'environ 270 millions de dollars.
Équipement de
lithographie EUV , nanofeuilles, matériaux exotiques comme le ruthénium - toutes ces choses ne sont pas bon marché, mais certaines sont déjà difficiles à faire. Pour récupérer l'investissement en production,
il faut produire 150 millions de chips par an. Par conséquent, la mise en œuvre de processus à 7, 5, 3 et 2 nm peut être commercialement désavantageuse.
De plus, même s'ils créent un microcircuit, l '«échappement» des performances ne s'avère pas toujours significatif. Par exemple, Qualcomm
estime que le procédé 5 nm ne dépassera pas largement le 7 nm en termes de performances, et plusieurs milliards de dollars devront être investis dans son développement.
La deuxième raison est la forte probabilité d'erreur et son prix. Par exemple, les retards dans la fourniture de la technologie de traitement Intel 10 nm "ont
fait un joli sou " à l'un des géants de l'informatique avec une capitalisation de 20 milliards de dollars.
Les résidents de HN
soulignent également d'autres raisons du ralentissement de l'industrie des semi-conducteurs. Par exemple, l'un des utilisateurs pense que la réduction de la taille du cristal a un effet néfaste sur son refroidissement. Par conséquent, les entreprises tentent d'investir dans le développement de technologies plus économes en énergie, plutôt que de réduire la taille des cristaux (c'est la voie que GlobalFoundries a choisie).
Pourquoi les mises à jour sont toujours nécessaires
Les représentants de l'industrie
estiment que les processus technologiques devront encore être réduits. Cela garantira le fonctionnement efficace des réseaux AI, MO, 5G et IoT. Selon
les calculs préliminaires des développeurs de TSMC, la technologie de traitement à 7 nm améliorera la productivité de 30% et réduira de moitié la consommation d'énergie du processeur (par rapport à 10 nm).
Cependant, David Hemker, vice-président principal de Lam Research, une société de semi-conducteurs,
souligne que l'industrie aura besoin de nouvelles solutions pour faire face à la complexité croissante des processus de fabrication.
/ photo Fritzchens Fritz PDJusqu'à présent, la lithographie EUV génère
trop de défauts dans la fabrication des puces . Mais si nous continuons à améliorer la technologie, elle
devrait réduire le temps et les coûts de développement de nouveaux processus technologiques.
Malgré toutes les difficultés de production, certains représentants de l'industrie font déjà des prévisions pour des processus inférieurs à 5 nm et parlent du moment de la sortie de ces puces. Ainsi, par exemple, TSMC - également engagé dans la production de semi-conducteurs -
envisage déjà de développer une technologie de processus à 3 et 2 nm. Et le centre de recherche Imec, en collaboration avec Cadence Design Systems, a même
développé des échantillons de test de microprocesseurs utilisant la technologie 3 nm.
Par conséquent, à l'avenir, nous verrons certainement l'application de ces technologies, seul ce moment peut arriver un peu plus tard que prévu.
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