Outro passo para o fim da Lei de Moore

Samsung e TSMC mudam para a tecnologia de processo de 5 nm

Os dois maiores fabricantes são Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) e Samsung anunciaram em abril que estavam prestes a subir o próximo degrau da escada de Moore . Primeiro, a TSMC falou, anunciando a transferência da tecnologia de processo de 5 nm para o estágio de "produção arriscada" - ou seja, a empresa acredita que o processo está pronto e os primeiros clientes assumem riscos, esperando que o produto funcione em seus esquemas. A Samsung rapidamente a seguiu com uma declaração semelhante.

A TSMC diz que o processo de 5 nm fornece um aumento de 15% na velocidade ou um aumento de 30% na eficiência energética. A Samsung promete uma aceleração de 10% e um aumento na eficiência de 20%. Analistas dizem que esses números estão alinhados com as expectativas. No entanto, em comparação com a melhoria de 50% ocorrida há 10 anos, fica claro que a lei de Moore não é a mesma de antes. Mas, a julgar pelos investimentos de grandes fabricantes, os clientes acreditam que vale a pena.

Qual é a peculiaridade de 5 nanômetros?

5 nm é a primeira tecnologia criada a partir do zero usando fotolitografia em ultravioleta profundo [litografia ultravioleta extrema, EUV]. A FGU com um comprimento de onda de 13,5 nm pode criar peças extremamente pequenas no silício. Algumas delas poderiam ser produzidas pela geração anterior de ferramentas de fotolitografia, no entanto, seriam necessárias três ou quatro passagens seguidas para produzir o mesmo resultado que a Instituição Estadual Federal obtém em uma passagem.


Melhorias obtidas na transição para uma nova tecnologia de processo

As fábricas começaram a produzir a 7 nm sem FGU, mas depois a usaram para reduzir o número de etapas litográficas e melhorar a produção. Na produção de 5 nm, são utilizadas 10 a 12 etapas de FGU, ou seja, para tecnologias anteriores, seria necessário executar 30 etapas, se possível.

Como as máscaras fotográficas que contêm esquemas são caras e cada máquina litográfica custa US $ 100 milhões mais um investimento, "a FGU é mais cara por camada", diz J. Dan Hutcheson, da VLSI Research. Porém, em termos de substratos, é obtida uma lacuna no lucro líquido, e o FSI formará a base de todos os processos futuros.

Quem o usará?

O novo processo de fabricação não é para todos. Pelo menos ainda não. No entanto, ambas as empresas identificaram algumas empresas que provavelmente estão na vanguarda, incluindo fornecedores que fabricam processadores para smartphones e infraestrutura 5G. "Precisamos de grandes volumes e precisamos de velocidade ou eficiência energética", diz Len Jelinek , analista de semicondutores da IHS Markit.

O que você compete com os assuntos, explica Kevin Crevel, da TIRIAS Research. Os microprocessadores de alto desempenho GPU, FPGA costumavam ser os primeiros a tirar vantagem da linha de frente da lei de Moore. Mas com menos concorrência nesses mercados, novas tecnologias são cada vez mais necessárias para processadores móveis.

É normal que restem apenas duas empresas?

Apenas 5 empresas oferecem serviços de fabricação de 5 nm, Samsung e TSMC. A GlobalFoundries se rendeu aos 14 nm, enquanto a Intel, que está atrasada com o lançamento de produtos equivalentes aos concorrentes aos 7 nm, dizem os analistas, está recusando serviços de produção.

A Samsung e a TSMC permanecem porque podem pagar o investimento e esperar um retorno razoável sobre eles. A Samsung foi a maior fabricante de chips em receita em 2018, mas suas instalações de fabricação são consideradas a quarta no mundo , com a TSMC em primeiro lugar. As despesas de capital da TSMC em 2018 totalizaram US $ 10 bilhões. A Samsung planeja aproximadamente as mesmas despesas anualmente até 2030.

Um setor pode funcionar quando apenas duas empresas são capazes de fornecer o processo de fabricação mais avançado? "A questão não é se pode funcionar", diz Hutcheson. "Ela vai precisar."

"Enquanto tivermos pelo menos duas soluções viáveis, a indústria se sentirá confortável", diz Jelinek.

O que vem a seguir?

Nas linhas de montagem dos fabricantes de chips, tipicamente 5 nm seguem 7 nm e 3 nm seguem 5 nm. Mas analistas dizem que as fábricas começarão a oferecer várias tecnologias com melhorias graduais que fecham as lacunas. De fato, a Samsung e a TSMC oferecem o que chamam de tecnologia de processo de 6 nm . As fábricas precisarão de produtos intermediários, de modo que os clientes continuem a chegar até eles nos limites da lei de Moore. Afinal, não há muitos números entre 5 e 0.