माइक्रोचिप के उत्पादन के लिए नई तकनीकी प्रक्रियाओं को तेजी से बंद किया जा रहा है - क्यों?

अगस्त के अंत में, ग्लोबलफाउंड्रीज़, सेमीकंडक्टर एकीकृत सर्किट (एएमडी के साथ काम करता है) के एक निर्माता, ने 7-नैनोमीटर विनिर्माण प्रक्रियाओं को विकसित करना बंद कर दिया । कुछ महीने पहले, इंटेल ने घोषणा की कि वह फिर से अपने 10-नैनोमीटर चिप को जारी करने में देरी कर रहा है।

हम इन फैसलों के कारणों और उद्योग की स्थिति के बारे में आगे बताते हैं।


/ फोटो इंटेल फ्री प्रेस सीसी

तकनीकी प्रक्रियाओं के बारे में कुछ शब्द

एक चिप पर अलग ट्रांजिस्टर का निर्माण फोटोलिथोग्राफी द्वारा किया जाता है । इस मामले में, एक पतली फोटोसेंसिटिव पॉलिमर फिल्म जिसे एक फोटोरेसिस्ट कहा जाता है, सिलिकॉन सब्सट्रेट पर लागू होती है। फिर इस फोटो परत को आवश्यक पैटर्न के साथ फोटो मास्क के माध्यम से प्रकाश (तथाकथित एक्सपोज़र का उत्पादन) के साथ इलाज किया जाता है। उजागर क्षेत्रों को डेवलपर में धोया जाता है, और फिर क्रिस्टल खोद लिए जाते हैं।

कंपनियां एक वर्कपीस से उत्पादों की संख्या बढ़ाने और अंतिम चिप की ऊर्जा खपत को कम करने के लिए तकनीकी प्रक्रियाओं को कम कर रही हैं। निर्माता को चिप की गति बढ़ाने का अवसर मिलता है, जिससे इसके आयाम अपरिवर्तित हो जाते हैं।

लंबे समय तक, यह प्रवृत्ति (तकनीकी प्रक्रियाओं को कम करने के लिए) निष्पक्ष बनी रही। लेकिन अब, आईटी कंपनियों ने नई तकनीकी प्रक्रियाओं को विकसित करने में देरी करना या बंद करना शुरू कर दिया है। यह आंशिक रूप से उपकरणों की कीमत में वृद्धि और शादी के उच्च स्तर के कारण है।

स्थिति पर अधिक जानकारी नीचे चर्चा की गई है।

GlobalFoundries 7nm क्यों रद्द की गई

GlobalFoundries दुनिया भर के आठ पौधों में सिलिकॉन वेफर्स का उत्पादन करती हैं। कंपनी 2018 की दूसरी तिमाही में 7-एनएम चिप लॉन्च करने वाली थी। हालाँकि, अपेक्षित रिलीज़ से कुछ हफ़्ते पहले, GlobalFoundries ने सब कुछ रद्द करने का फैसला किया।

इसके बजाय, संगठन 14LPP (लो-पॉवर प्लस) और 12LP (लीडिंग-परफॉर्मेंस) के लिए विशेष उत्पादन मानकों के विकास और विभिन्न अंतर्निहित भंडारण उपकरणों के निर्माण पर ध्यान केंद्रित करेगा ।

14LPP प्लेटफॉर्म 3D FinFET ट्रांजिस्टर पर आधारित 14nm प्रक्रिया का एक उन्नत संस्करण है। यह उपकरणों के प्रदर्शन को 55% तक बढ़ाता है और उनकी बिजली की खपत को 60% (28 एनएम की तुलना में) घटाता है। और 12LP अर्धचालक के लिए एक विनिर्माण प्रक्रिया है, AI सिस्टम, स्मार्टफोन और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स की जरूरतों के लिए तेज किया गया है।

सीटीओ ग्लोबलफाउंड्री गैरी पैटन के अनुसार, रणनीतिक मोड़ का कारण तकनीकी समस्याएं नहीं थीं, बल्कि वित्तीय मुद्दे थे। कंपनी ने 7-नैनोमीटर चिप्स के विकास में अरबों डॉलर का निवेश किया है। पहली पीढ़ी, जो विसर्जन लिथोग्राफी का उपयोग करती है, लगभग पूरी हो चुकी थी। लेकिन दूसरे और तीसरे (उन्हें ट्रांजिस्टर के घनत्व को बढ़ाने के लिए गहरी यूवी रेंज की आवश्यकता थी) में पर्याप्त धन नहीं था।

7-एनएम को रद्द करने के साथ, GlobalFoundries ने 5-नैनोमीटर और 3-नैनोमीटर विनिर्माण प्रक्रियाओं के विकास को रोक दिया। पाठ्यक्रम के परिवर्तन के कारण, GlobalFoundries अपने कर्मचारियों के पांच प्रतिशत की कटौती करेगी और AMD और IBM के साथ समझौतों की समीक्षा करेगी। विशेष रूप से, कंपनी वर्ष के अंत तक आईबीएम के साथ काम करेगी, और फिर नई तकनीकी प्रक्रियाओं पर शोध करना बंद कर देगी।

और किसने विकास को स्थगित किया

एक और संगठन जिसने एक नई प्रक्रिया पर चिप्स को जारी करने में देरी की, वह था इंटेल। आईटी की दिग्गज कंपनी दो साल के लिए 10nm सर्किट की बड़े पैमाने पर रिलीज कर रही है । इस बार, पहले 10-एनएम उत्पादों की बिक्री की शुरुआत 2019 के अंत तक चली गई थी।

कंपनी के प्रतिनिधियों के अनुसार, देरी का कारण प्रोसेसर की कम उपज है। यह माना जाता है कि समस्या मल्टी-पैटर्निंग तकनीक और कोबाल्ट के उपयोग से जुड़ी है।

उत्पादन की मात्रा नियोजित की तुलना में धीमी गति से बढ़ रही है। तकनीकी रूप से, इंटेल पहले से ही छोटे बैचों में 10nm चिप्स की आपूर्ति कर रहा है। उदाहरण के लिए, कैनन लेक परिवार का पहला कोर i3-8121U - 10-एनएम प्रोसेसर - पहले से ही लेनोवो लैपटॉप में काम करता है। हालांकि, चिप्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन के बारे में बात करने की कोई जरूरत नहीं है।


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अन्य बाजार के खिलाड़ी भी नई तकनीकी प्रक्रियाओं के विकास को धारा में डालने की जल्दी में नहीं हैं। UMC अब तक 14-nm प्रक्रिया प्रौद्योगिकी पर बसा हुआ है, जबकि सैमसंग 7-nm का वादा कर रहा है , लेकिन 2019 से पहले भी नहीं।

मुख्य कारण

जैसा कि हमने पहले ही कहा है, संक्रमण की उच्च लागत एक कारण है कि GlobalFoundries ने अपनी परियोजनाओं को बंद कर दिया है। और गार्टनर के अनुसार, वह मुख्य है। विश्लेषकों के अनुसार, 7-एनएम तकनीक विकसित करने की लागत लगभग 270 मिलियन डॉलर है।

EUV लिथोग्राफी के लिए उपकरण, नैनोशीट, रूथेनियम जैसी विदेशी सामग्री - ये सभी चीजें सस्ती नहीं हैं, लेकिन उनमें से कुछ पहले से ही करना मुश्किल है। उत्पादन में निवेश को पुनः प्राप्त करने के लिए, प्रति वर्ष 150 मिलियन चिप्स का उत्पादन करना आवश्यक है । इसलिए, 7-, 5-, 3- और 2-एनएम प्रक्रियाओं का कार्यान्वयन व्यावसायिक रूप से नुकसानदेह हो सकता है।

इसके अलावा, भले ही वे एक माइक्रोक्रिसिट बनाते हैं, प्रदर्शन में "निकास" हमेशा महत्वपूर्ण नहीं होता है। उदाहरण के लिए, क्वालकॉम का मानना ​​है कि 5-एनएम प्रक्रिया प्रदर्शन के मामले में 7-एनएम से अधिक नहीं होगी, और इसके विकास में कई अरब डॉलर का निवेश करना होगा।

दूसरा कारण त्रुटि और इसकी कीमत की उच्च संभावना है। उदाहरण के लिए, 10-एनएम इंटेल प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की आपूर्ति में देरी ने 20 अरब डॉलर के पूंजीकरण के साथ आईटी दिग्गजों में से एक को " एक सुंदर पैसा उड़ाया "।

HN निवासी सेमीकंडक्टर उद्योग में मंदी के अन्य कारणों पर भी प्रकाश डालते हैं । उदाहरण के लिए, उपयोगकर्ताओं में से एक का मानना ​​है कि क्रिस्टल के आकार को कम करने से इसके ठंडा होने पर बुरा प्रभाव पड़ता है। इसलिए, कंपनियां क्रिस्टल के आकार को कम करने के बजाय अधिक ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकियों के विकास में निवेश करने की कोशिश कर रही हैं (यह वह रास्ता है जिसे GlobalFoundries ने चुना है)।

अपडेट अभी भी क्यों आवश्यक हैं

उद्योग के प्रतिनिधियों का मानना ​​है कि तकनीकी प्रक्रियाओं को अभी भी कम करना होगा। यह AI, MO, 5G नेटवर्क और IoT का प्रभावी संचालन सुनिश्चित करेगा। TSMC से डेवलपर्स द्वारा प्रारंभिक गणना के अनुसार, 7-एनएम प्रक्रिया प्रौद्योगिकी 30% की उत्पादकता में सुधार करेगी और प्रोसेसर की बिजली खपत को कम करेगी (10-एनएम की तुलना में)।

हालांकि, अर्धचालक कंपनी लैम रिसर्च के वरिष्ठ वीपी डेविड हेम्कर ने जोर दिया कि विनिर्माण प्रक्रियाओं की बढ़ती जटिलता से निपटने के लिए उद्योग को नए समाधानों की आवश्यकता होगी।


/ फोटो फ्रिट्ज़ेंस फ्रिट्ज़ पीडी

अब तक, EUV लिथोग्राफी चिप निर्माण में बहुत सारे दोष उत्पन्न करता है । लेकिन अगर हम प्रौद्योगिकी में सुधार करना जारी रखते हैं, तो इसे नई तकनीकी प्रक्रियाओं को विकसित करने के समय और लागत को कम करना चाहिए ।

उत्पादन की सभी कठिनाइयों के बावजूद, कुछ उद्योग प्रतिनिधि पहले से ही 5 एनएम से कम प्रक्रियाओं के लिए पूर्वानुमान लगाते हैं और इस तरह के चिप्स की रिहाई के समय के बारे में बात करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, TSMC - अर्धचालक के उत्पादन में भी लगा हुआ है - पहले से ही 3- और 2-n प्रक्रिया प्रक्रिया को विकसित करने की योजना बना रहा है। और Imec अनुसंधान केंद्र, ताल डिजाइन सिस्टम के साथ मिलकर, यहां तक ​​कि 3-एनएम तकनीक का उपयोग करके माइक्रोप्रोसेसरों के परीक्षण नमूने विकसित किए ।

इसलिए, भविष्य में हम निश्चित रूप से इन प्रौद्योगिकियों के अनुप्रयोग को देखेंगे, केवल यह क्षण मूल रूप से ग्रहण किए जाने की तुलना में थोड़ी देर बाद आ सकता है।

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