Un autre pas vers la fin de la loi de Moore

Samsung et TSMC passent à la technologie de processus 5 nm

Les deux plus grands fabricants sont Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) et Samsung ont annoncé en avril qu’ils étaient sur le point de gravir le prochain échelon de la loi de Moore . Tout d'abord, TSMC a pris la parole, annonçant le transfert de la technologie de traitement de 5 nm à l'étape de «production à risque» - c'est-à-dire que la société estime que le processus est prêt et que les premiers clients prennent des risques, espérant que le produit fonctionnera dans leurs schémas. Samsung l'a rapidement suivie avec une déclaration similaire.

TSMC affirme que le processus de 5 nm permet une augmentation de 15% de la vitesse ou une augmentation de 30% de l'efficacité énergétique. Samsung promet une accélération de 10% et une augmentation de l'efficacité de 20%. Les analystes disent que ces chiffres sont conformes aux attentes. Cependant, par rapport à l’amélioration parfois de 50% qui s’est produite il y a 10 ans, il est clair que la loi de Moore n’est pas la même qu’avant. Mais à en juger par les investissements des grands fabricants, les clients estiment que cela en vaut la peine.

Quelle est la particularité de 5 nanomètres?

Le 5 nm est la première technologie créée à partir de zéro en utilisant la photolithographie en ultraviolet profond [lithographie ultraviolette extrême, EUV]. Les FGU d'une longueur d'onde de 13,5 nm peuvent créer des pièces extrêmement petites sur du silicium. Certains d'entre eux pourraient être réalisés par la génération précédente d'outils de photolithographie, cependant, ils auraient besoin de trois ou quatre passes d'affilée pour produire le même résultat que l'Institution d'État fédérale obtient en une seule passe.


Améliorations réalisées dans la transition vers une nouvelle technologie de processus

Les usines ont commencé la production à 7 nm sans FGU, mais l'ont ensuite utilisée pour réduire le nombre d'étapes lithographiques et améliorer le rendement. À une production de 5 nm, 10 à 12 étapes de FGU sont utilisées, c'est-à-dire que pour les technologies précédentes, il serait nécessaire de faire 30 étapes, si possible.

Comme les photomasques contenant des schémas sont chers et que chaque machine de lithographie coûte 100 millions de dollars plus un investissement, "FGU est plus cher par couche", explique J. Dan Hutcheson de VLSI Research. Mais en termes de substrats, un écart de résultat net est obtenu, et le FSI constituera la base de tous les processus futurs.

Qui l'utilisera?

Le nouveau processus de fabrication n'est pas pour tout le monde. Du moins pas encore. Cependant, les deux sociétés ont identifié certaines sociétés susceptibles d'être à l'avant-garde, notamment des fournisseurs de processeurs de fabrication de smartphones et d'infrastructures 5G. «Nous avons besoin de gros volumes et d'un besoin de rapidité ou d'efficacité énergétique», explique Len Jelinek , analyste des semi-conducteurs chez IHS Markit.

Ce avec quoi vous êtes en concurrence, explique Kevin Crevel de TIRIAS Research. Les microprocesseurs GPU, FPGA et hautes performances ont été les premiers à profiter de la ligne de front de la loi de Moore. Mais avec moins de concurrence sur ces marchés, les nouvelles technologies sont de plus en plus nécessaires pour les processeurs mobiles.

Est-il normal qu'il ne reste que deux entreprises?

Seules 5 entreprises proposent des services de fabrication 5 nm, Samsung et TSMC. GlobalFoundries s'est rendu à 14 nm, tandis qu'Intel, qui a des années de retard avec la sortie de produits équivalents à ses concurrents à 7 nm, refusent les services de production.

Samsung et TSMC restent parce qu'ils peuvent se permettre l'investissement et s'attendre à un retour raisonnable sur eux. Samsung était le plus grand fabricant de puces en termes de revenus en 2018, mais ses installations de fabrication sont considérées comme les 4es au monde , avec TSMC en premier lieu. Les dépenses en capital de TSMC s'élevaient à 10 milliards de dollars en 2018. Samsung prévoit environ les mêmes dépenses annuellement jusqu'en 2030.

Une industrie peut-elle fonctionner lorsque seulement deux entreprises sont capables de fournir le processus de fabrication le plus avancé? «La question n'est pas de savoir si cela peut fonctionner», explique Hutcheson. "Elle devra le faire."

«Tant que nous disposerons d'au moins deux solutions viables, l'industrie se sentira à l'aise», explique Jelinek.

Et ensuite?

Sur les chaînes d'assemblage des fabricants de puces, généralement 5 nm suivaient 7 nm et 3 nm suivaient 5 nm. Mais les analystes disent que les usines commenceront à proposer diverses technologies avec des améliorations progressives qui combleront les lacunes. En effet, Samsung et TSMC proposent ce qu'ils appellent la technologie de processus 6 nm . Les usines auront besoin de produits intermédiaires de telle sorte que les clients continuent de venir à eux à la limite de la loi de Moore. Après tout, il ne reste plus beaucoup de chiffres entre 5 et 0.