stringtranslate.com

14 нм процесс

«14-нанометровый процесс» относится к маркетинговому термину для узла технологии MOSFET , который является преемником узла «22 нм» (или «20 нм»). «14 нм» был так назван Международной технологической дорожной картой для полупроводников (ITRS). Примерно до 2011 года ожидалось, что узел, следующий за «22 нм», будет «16 нм». Все «14 нм» узлы используют технологию FinFET (fin field-effect transistor), тип технологии многозатворных MOSFET , которая является непланарной эволюцией планарной кремниевой технологии CMOS .       

Начиная с 1997 года, «узлы процесса» именуются исключительно по маркетинговым соображениям и не имеют никакого отношения к размерам интегральной схемы; [1] ни длина затвора, ни шаг металла, ни шаг затвора на «14-нм» устройстве не составляют четырнадцать нанометров. [2] [3] [4] Например, «10-нм» процессы TSMC и Samsung находятся где-то между «14-нм» и «10-нм» процессами Intel по плотности транзисторов , а « 7-нм » процессы TSMC по размерам аналогичны «10-нм» процессу Intel. [5]

Samsung Electronics выпустила чип "14 нм" в 2014 году, перед тем как начать производство чипов NAND flash "класса 10 нм" в 2013 году. [ сомнительно – обсудить ] [ требуется разъяснение ] В том же году SK Hynix начала массовое производство "16  нм" NAND flash , а TSMC начала  производство "16 нм" FinFET. В следующем году Intel начала поставлять  потребителям устройства масштаба "14 нм". [ требуется обновление ]

История

Фон

Разрешения "14 нм" устройства трудно достичь в полимерном резисте , даже с помощью электронно-лучевой литографии . Кроме того, химическое воздействие ионизирующего излучения также ограничивает надежное разрешение до примерно 30 нм , что также достижимо с использованием современной иммерсионной литографии . Требуются материалы для жестких масок и многократное нанесение рисунка .

Более существенное ограничение возникает из-за повреждения плазмой материалов с низким коэффициентом диэлектрической проницаемости . Степень повреждения обычно составляет 20 нм в толщину, [6] но может также достигать около 100 нм. [7] Ожидается, что чувствительность к повреждению будет ухудшаться по мере того, как материалы с низким коэффициентом диэлектрической проницаемости становятся более пористыми. Для сравнения, атомный радиус неограниченного кремния составляет 0,11 нм. Таким образом, около 90 атомов Si будут охватывать длину канала, что приведет к существенной утечке .

Tela Innovations и Sequoia Design Systems разработали методологию, позволяющую двойную экспозицию для узла «16 нм»/«14 нм» около 2010 года. [8] Samsung и Synopsys также в то время начали внедрять двойную структуру в потоках проектирования «22 нм» и «16 нм». [9] Mentor Graphics сообщила о выпуске тестовых чипов «16 нм» в 2010 году. [10] [ требуется обновление ] 17 января 2011 года IBM объявила, что они объединяются с ARM для разработки технологии обработки чипов «14 нм». [11] [ требуется обновление ]

18 февраля 2011 года Intel объявила, что построит новый завод по производству полупроводников стоимостью 5 миллиардов долларов в Аризоне , предназначенный для производства чипов с использованием производственных процессов «14 нм» и передовых 300-миллиметровых пластин . [12] [13] Новый завод должен был получить название Fab 42, а его строительство должно было начаться в середине 2011 года. Intel объявила о новом объекте как о «самом передовом, крупносерийном производственном объекте в мире» и заявила, что он вступит в строй в 2013 году. С тех пор Intel решила отложить открытие этого объекта и вместо этого модернизировать свои существующие мощности для поддержки 14-нм чипов. [14] [ требуется обновление ] 17 мая 2011 года Intel объявила о дорожной карте на 2014 год, которая включала транзисторы «14 нм» для своих линеек продукции Xeon , Core и Atom . [15] [ требуется обновление ]

Демонстрации технологий

В конце 1990-х годов японская команда Хисамото из Hitachi Central Research Laboratory начала сотрудничать с международной группой исследователей по дальнейшему развитию технологии FinFET, включая Ченминга Ху из TSMC и различных исследователей из Калифорнийского университета в Беркли . В 1998 году группа успешно изготовила устройства с длиной затвора до 17 нм. Позже, в 2001 году, они разработали 15 -нм технологию FinFET. [16] В 2002 году международная группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, включая Шибли Ахмеда (Бангладеш), Скотта Белла, Сайруса Табери (иранца), Джеффри Бокора , Дэвида Кайсера, Ченминга Ху ( Taiwan Semiconductor Manufacturing Company ) и Цу-Дже Кинга Лю , продемонстрировала устройства FinFET с длиной затвора до 10 нм . [16] [17]  

В 2005 году Toshiba продемонстрировала 15 нм процесс FinFET с длиной затвора 15 нм и шириной ребра 10 нм , используя процесс боковой прокладки. [18] Ранее, в 2003 году, предполагалось, что для узла 16 нм логический транзистор будет иметь длину затвора около 5 нм. [19] [ требуется обновление ] В декабре 2007 года Toshiba продемонстрировала прототип блока памяти, который использовал тонкие линии толщиной 15 нм. [20]

В декабре 2009 года компания National Nano Device Laboratories, принадлежащая правительству Тайваня, выпустила чип SRAM «16 нм» . [21] [ требуется обновление ]

В сентябре 2011 года компания Hynix объявила о разработке ячеек NAND «15 нм». [22] [ требуется обновление ]

В декабре 2012 года Samsung Electronics выпустила чип «14 нм». [23] [ требуется обновление ]

В сентябре 2013 года Intel продемонстрировала ноутбук Ultrabook , в котором использовался процессор Broadwell с 14-нм технологией , а генеральный директор Intel Брайан Кржанич сказал: «[ЦП] поступит в продажу к концу этого года». [24] Однако по состоянию на февраль 2014 года поставка была отложена до четвертого квартала 2014 года. [25] [ требуется обновление ]

В августе 2014 года Intel объявила подробности о микроархитектуре «14 нм» для своих будущих процессоров Core M , первого продукта, который будет произведен по технологическому процессу Intel «14 нм». Первые системы на базе процессора Core M должны были стать доступны в четвертом квартале 2014 года — согласно пресс-релизу. «14-нанометровая технология Intel использует транзисторы tri-gate второго поколения для обеспечения лидирующей в отрасли производительности, мощности, плотности и стоимости транзистора», — сказал Марк Бор, старший научный сотрудник Intel, группа технологий и производства, и директор по архитектуре процессов и интеграции. [26] [ требуется обновление ]

В 2018 году Intel объявила о нехватке производственных мощностей «14 нм». [27] [ требуется обновление ]

Транспортные устройства

В 2013 году SK Hynix начала массовое производство «16  нм» флэш-памяти NAND , [28] TSMC начала производство «16  нм» FinFET , [29] а Samsung начала производство « 10  нм » флэш-памяти NAND. [30]

5 сентября 2014 года Intel выпустила первые три процессора на базе Broadwell, которые принадлежали к семейству Core M с низким TDP : Core M-5Y10, Core M-5Y10a и Core M-5Y70. [31] [ требуется обновление ]

В феврале 2015 года Samsung объявила, что их флагманские смартфоны Galaxy S6 и S6 Edge будут оснащены «14-нм» системами Exynos на чипе (SoC). [32] [ требуется обновление ]

9 марта 2015 года Apple Inc. выпустила MacBook и MacBook Pro "Early 2015" , в которых использовались процессоры Intel "14 нм". Стоит отметить i7-5557U с графическим процессором Intel Iris Graphics 6100 и двумя ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц и потребляющими всего 28 Вт. [33] [34] [ требуется обновление ]

25 сентября 2015 года компания Apple Inc. выпустила iPhone 6S и 6S Plus , которые ранее были оснащены чипами A9 «настольного класса» [35] , которые производятся как по «14 нм» техпроцессу компанией Samsung, так и по «16 нм» техпроцессу компанией TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). [ требуется обновление ]

В мае 2016 года компания Nvidia выпустила графические процессоры серии GeForce 10 на базе архитектуры Pascal , которая включает в себя технологию FinFET «16 нм» от TSMC и технологию FinFET «14 нм» от Samsung. [36] [37] [ требуется обновление ]

В июне 2016 года AMD выпустила свои графические процессоры Radeon RX 400 на базе архитектуры Polaris , которая включала технологию FinFET "14 нм" от Samsung. В то время эта технология была лицензирована GlobalFoundries для двойного источника. [38] [ требуется обновление ]

2 августа 2016 года Microsoft выпустила Xbox One S , в котором использовался «16 нм» от TSMC. [ требуется обновление ]

2 марта 2017 года AMD выпустила процессоры Ryzen на базе архитектуры Zen , включающие технологию FinFET «14 нм» от Samsung, которая ранее была лицензирована GlobalFoundries для производства GlobalFoundries. [39] [ требуется обновление ]

Процессор NEC SX-Aurora TSUBASA , представленный в октябре 2017 года, [40] использовал 16  -нм техпроцесс FinFET от TSMC и был разработан для использования с суперкомпьютерами NEC SX . [41] [ требуется обновление ]

22 июля 2018 года компания GlobalFoundries анонсировала свой «12 нм» процесс Leading-Performance (12LP), основанный на лицензированном процессе 14LP от Samsung. [42] [ требуется обновление ]

В сентябре 2018 года Nvidia выпустила графические процессоры на базе своей микроархитектуры Turing , которые были изготовлены по технологическому процессу TSMC «12 нм» и имели плотность транзисторов 24,67 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. [43] [ требуется обновление ]

14 нм техпроцессные узлы

  1. ^ Второй источник — GlobalFoundries .
  2. ^ На основе 14- нм техпроцесса Samsung  .
  3. ^ Intel использует эту формулу: [51] #

Меньшие числа лучше, за исключением плотности транзисторов, в этом случае верно обратное. [61] Шаг затвора транзистора также называется CPP (контактный полишаг), а шаг межсоединений также называется MMP (минимальный металлический шаг). [62] [63] [64] [65] [66]

[67]

Ссылки

  1. ^ «Больше никаких нанометров – EEJournal». 23 июля 2020 г.
  2. ^ Шукла, Приянк. «Краткая история эволюции узлов процессов». design-reuse.com . Получено 9 июля 2019 г. .
  3. ^ Хруска, Джоэл. «14 нм, 7 нм, 5 нм: насколько низко может опуститься КМОП? Это зависит от того, спросите ли вы инженеров или экономистов...» ExtremeTech .
  4. ^ "Эксклюзив: Действительно ли Intel начинает терять свое лидерство в технологическом процессе? Выпуск 7-нм узла запланирован на 2022 год". wccftech.com . 10 сентября 2016 г.
  5. ^ "Жизнь на 10 нм. (Или 7 нм?) и 3 нм - взгляды на передовые кремниевые платформы". eejournal.com . 12 марта 2018 г.
  6. ^ Ричард, О.; и др. (2007). «Повреждение боковой стенки в материале с низким значением k на основе кремния, вызванное различными процессами плазменного моделирования, изученное с помощью энергетической фильтрации и аналитического сканирования ТЭМ». Микроэлектронная инженерия . 84 (3): 517–523. doi :10.1016/j.mee.2006.10.058.
  7. ^ Гросс, Т.; и др. (2008). «Обнаружение наномасштабного травления и повреждения золой нанопористого метилсилсесквиоксана с использованием электростатической силовой микроскопии». Микроэлектронная инженерия . 85 (2): 401–407. doi :10.1016/j.mee.2007.07.014.
  8. ^ Axelrad, V.; et al. (2010). Rieger, Michael L; Thiele, Joerg (ред.). "16 нм с иммерсионной литографией 193 нм и двойной экспозицией". Proc. SPIE . Проектирование для технологичности через интеграцию проектирования и процесса IV. 7641 : 764109. Bibcode : 2010SPIE.7641E..09A. doi : 10.1117/12.846677. S2CID  56158128.
  9. ^ Noh, MS.; et al. (2010). Dusa, Mircea V; Conley, Will (ред.). «Внедрение и проверка двойного шаблонирования в 22-нм - 16-нм проектировании и шаблонировании продуктов». Proc. SPIE . Оптическая микролитография XXIII. 7640 : 76400S. Bibcode : 2010SPIE.7640E..0SN. doi : 10.1117/12.848194. S2CID  120545900.
  10. ^ "Mentor переводит инструменты на 16-нанометровый уровень". EETimes. 23 августа 2010 г.
  11. ^ "IBM и ARM будут сотрудничать в области передовых полупроводниковых технологий для мобильной электроники". Пресс-релиз IBM . 17 января 2011 г. Архивировано из оригинала 21 января 2011 г.
  12. ^ "Intel to build fab for 14-nm chips". EE Times. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 г. Получено 22 февраля 2011 г.
  13. ↑ Обновление: Intel построит фабрику для 14-нм чипов
  14. ^ "Intel закрывает передовой завод по производству микросхем в Аризоне". Reuters . 14 января 2014 г.
  15. ^ "Внедрение и проверка двойного шаблонирования в процессах проектирования и шаблонирования продукции от 22 до 16 нм". AnandTech . 17 мая 2011 г.
  16. ^ ab Tsu-Jae King, Liu (11 июня 2012 г.). "FinFET: история, основы и будущее". Калифорнийский университет в Беркли . Симпозиум по технологии СБИС. Краткий курс . Получено 9 июля 2019 г.
  17. ^ Ахмед, Шибли; Белл, Скотт; Табери, Сайрус; Бокор, Джеффри; Кайсер, Дэвид; Ху, Чэньмин; Лю, Цу-Дже Кинг; Ю, Бин; Чанг, Леланд (декабрь 2002 г.). "FinFET масштабирование до длины затвора 10 нм" (PDF) . Дайджест. Международная встреча по электронным приборам . стр. 251–254. doi :10.1109/IEDM.2002.1175825. ISBN 0-7803-7462-2. S2CID  7106946. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2020 г. . Получено 10 декабря 2019 г. .
  18. ^ Канеко, А.; Ягашита, А.; Яхаши, К.; Кубота, Т.; и др. (2005). «Процесс переноса боковой стенки и селективная технология формирования боковой стенки затвора для FinFET размером менее 15 нм с повышенным расширением истока/стока». Международная встреча по электронным приборам IEEE (IEDM 2005) . стр. 844–847. doi :10.1109/IEDM.2005.1609488.
  19. ^ "Ученые Intel нашли стену для закона Мура". ZDNet. 1 декабря 2003 г.
  20. ^ "15 Nanometre Memory Tested". The Inquirer . Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 года.{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  21. ^ "16nm SRAM произведено – Taiwan Today". taiwantoday.tw. Архивировано из оригинала 20 марта 2016 года . Получено 16 декабря 2009 года .
  22. ^ Хюблер, Арвед и др. (2011). «Печатные бумажные фотоэлектрические элементы». Advanced Energy Materials . 1 (6): 1018–1022. Bibcode : 2011AdEnM...1.1018H. doi : 10.1002/aenm.201100394. S2CID  98247321.
  23. ^ "Samsung представляет свой первый тестовый чип FinFET 14 нм". Engadget. 21 декабря 2012 г.
  24. ^ «Intel представляет 14-нм ПК и заявляет, что закон Мура «жив и здоров»». The Register. 10 сентября 2013 г.
  25. ^ "Intel откладывает выпуск Broadwell на 4Q14". Digitimes.com. 12 февраля 2014 г. Получено 13 февраля 2014 г.
  26. ^ "Intel раскрывает технические подробности новейшей микроархитектуры и 14-нанометрового производственного процесса". Intel. 11 августа 2014 г.
  27. ^ "Intel сталкивается с дефицитом 14 нм из-за роста цен на процессоры - ExtremeTech". www.extremetech.com .
  28. ^ "История: 2010-е". SK Hynix . Архивировано из оригинала 17 мая 2021 г. Получено 8 июля 2019 г.
  29. ^ "Технология 16/12 нм". TSMC . Получено 30 июня 2019 г. .
  30. ^ "Samsung Mass Producing 128Gb 3-bit MLC NAND Flash". Tom's Hardware . 11 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 21 июня 2019 г. Получено 21 июня 2019 г.
  31. ^ Швец, Энтони (7 сентября 2014 г.). "Intel запускает первые процессоры Broadwell". CPU World . Получено 18 марта 2015 г. .
  32. ^ "Samsung объявляет о массовом производстве первого в отрасли 14-нм процессора для мобильных приложений FinFET". news.samsung.com .
  33. ^ "Apple MacBook Pro "Core i7" 3.1 13" Ранние характеристики 2015 года". EveryMac.com . 2015 . Получено 18 марта 2015 г. .
  34. ^ "Характеристики Intel Core i7-5557U". CPU World . 2015. Получено 18 марта 2015 г.
  35. ^ Винсент, Джеймс (9 сентября 2015 г.). «Новые процессоры Apple A9 и A9X обещают «производительность уровня настольных ПК»». The Verge . Получено 27 августа 2017 г. .
  36. ^ "Переговоры о партнерстве NVIDIA и Samsung (14 нм) не увенчались успехом, и производитель графических процессоров решил вернуться к 16-нм техпроцессу TSMC" . Получено 25 августа 2015 г.
  37. ^ "Samsung оптически сжимает NVIDIA "Pascal" до 14 нм" . Получено 13 августа 2016 г.
  38. ^ Смит, Райан (28 июля 2016 г.). "AMD объявляет спецификации RX 470 и RX 460; поставки в начале августа". Anandtech . Получено 29 июля 2016 г. .
  39. ^ "GlobalFoundries объявляет о проверке 14 нм с использованием кремния AMD Zen". ExtremeTech .
  40. ^ "NEC выпускает новую линейку высокопроизводительных HPC-продуктов SX-Aurora TSUBASA". NEC . Получено 21 марта 2018 г. .
  41. ^ Кютресс, Ян (21 августа 2018 г.). "Hot Chips 2018: NEC Vector Processor Live Blog". AnandTech . Получено 15 июля 2019 г. .
  42. ^ abcde Schor, David (22 июля 2018 г.). "VLSI 2018: GlobalFoundries 12nm Leading-Performance, 12LP". WikiChip Fuse . Получено 31 мая 2019 г.
  43. ^ «Подробнее о графических процессорах NVIDIA GeForce RTX 30 Series и Ampere — характеристики графических процессоров GA102/GA104, а также производительность и функции RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070». 4 сентября 2020 г.
  44. ^ "Технология 16/12 нм". TSMC . Получено 12 ноября 2022 г.
  45. ^ "PB14LPP-1.0" (PDF) . GlobalFoundries . Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2017 г. . Получено 28 ноября 2022 г. .
  46. ^ "PB12LP-1.1" (PDF) . GlobalFoundries . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2018 г. . Получено 28 ноября 2022 г. .
  47. ^ Шор, Дэвид (22 июля 2018 г.). "VLSI 2018: GlobalFoundries 12nm Leading-Performance, 12LP". WikiChip Fuse .
  48. ^ Шор, Дэвид (16 апреля 2019 г.). «TSMC объявляет о 6-нанометровом процессе». WikiChip Fuse . Получено 31 мая 2019 г. .
  49. ^ "7 нм против 10 нм против 14 нм: процесс изготовления - Tech Centurion". 26 ноября 2019 г.
  50. ^ "Intel Now Packs 100 Million Transistors in Each Square Millimeter". IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News . 30 марта 2017 г. Получено 14 ноября 2018 г.
  51. ^ Бор, Марк (28 марта 2017 г.). «Давайте проясним путаницу с именованием узлов». Intel Newsroom . Получено 6 декабря 2018 г. .
  52. ^ «Подробный обзор 10-нм процессоров Intel Cannon Lake и Core i3-8121U».
  53. ^ "SMIC-14nm". SIMC .
  54. ^ Фрумусану, Андрей. «Samsung Exynos 7420 Deep Dive — Inside A Modern 14nm SoC». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г.
  55. ^ Фрумусану, Андрей. «Samsung объявляет о запуске в массовое производство процесса второго поколения 14 нм Low Power Plus (14LPP)». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г.
  56. ^ Шилов, Антон. «Samsung Details 11LPP Process Technology: 10 нм BEOL Meets 14 нм Elements». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г.
  57. ^ Смит, Райан. «14-нм технология Intel в деталях». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г. .
  58. ^ Катресс, Ян. «Intel представляет 7-е поколение Kaby Lake: 14 нм PLUS, шесть моделей ноутбуков, настольные компьютеры появятся в январе». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г.
  59. ^ Хаус, Бретт. «Intel анонсирует процессоры 8-го поколения Core «Coffee Lake» для настольных ПК: шестиядерные i7, четырехъядерные i3 и материнские платы Z370». www.anandtech.com . Получено 1 августа 2024 г.
  60. ^ "GLOBALFOUNDRIES 12LP+ FinFET Solution Ready for Production". HPCwire . Получено 1 августа 2024 г.
  61. ^ «Ожидается, что нанотехнологии сделают транзисторы еще меньше, а чипы, соответственно, более мощными». Encyclopaedia Britannica . 22 декабря 2017 г. Получено 7 марта 2018 г.
  62. ^ "Технологический процесс Intel 14 нм" (PDF) .
  63. ^ "14 нм LPE FinFET транзисторы Samsung". Electronics EETimes . 20 января 2016 г. Получено 17 февраля 2017 г.
  64. ^ "14 нм литографический процесс - WikiChip". en.wikichip.org . Получено 17 февраля 2017 г. .
  65. ^ "16 нм литографический процесс - WikiChip". en.wikichip.org . Получено 17 февраля 2017 г. .
  66. ^ "International Technology Roadmap for Semiconductors 2.0 2015 Edition Executive Report" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2016 г. . Получено 6 апреля 2017 г. .
  67. ^ Шилов, Антон. "SMIC начинает массовое производство 14 нм FinFET-чипов: первая китайская линия FinFET". AnandTech . Архивировано из оригинала 15 ноября 2019 г. Получено 16 ноября 2019 г.