stringtranslate.com

14 нм процесс

Процесс 14 нм относится к технологическому узлу MOSFET , который является преемником узла 22 нм (или 20 нм). Технология 14 нм была названа так в Международной технологической дорожной карте полупроводников (ITRS). Примерно до 2011 года ожидалось, что узел, следующий за 22 нм, будет 16 нм. Во всех 14- нм узлах используется технология FinFET (полевой транзистор с плавниками), тип технологии многозатворных MOSFET , которая представляет собой непланарную эволюцию планарной кремниевой CMOS -технологии.       

Компания Samsung Electronics отказалась от чипа 14 нм в 2014 году, прежде чем начать производство флэш-чипов NAND класса 10 нм в 2013 году. [ необходимы разъяснения ] В том же году SK Hynix начала массовое производство флэш-памяти NAND  16 нм , а TSMC начала производство FinFET 16 нм. В следующем году Intel начала поставлять потребителям устройства масштаба 14 нм.  

История

Фон

Разрешение 14 нм трудно достичь в полимерном резисте , даже с помощью электронно-лучевой литографии . Кроме того, химические эффекты ионизирующего излучения также ограничивают надежное разрешение примерно до 30 нм , что также достижимо с использованием современной иммерсионной литографии . Требуются материалы для твердой маски и несколько рисунков .

Более существенное ограничение связано с плазменным повреждением материалов с низким k . Размер повреждения обычно составляет 20 нм [1] , но может достигать и 100 нм. [2] Ожидается, что чувствительность к повреждениям будет ухудшаться по мере того, как материалы с низким k станут 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 значительной утечке .

Примерно в 2010 году компании Tela Innovations и Sequoia Design Systems разработали методологию, позволяющую двойную экспозицию для узла 16/14 нм. [3] Samsung и Synopsys также начали внедрять двойное формирование рисунка в потоках проектирования 22 нм и 16 нм. [4] Компания Mentor Graphics сообщила о прекращении производства тестовых чипов по 16-нм техпроцессу в 2010 году. [5] 17 января 2011 года IBM объявила, что они объединяются с ARM для разработки технологии обработки 14-нм чипов. [6]

18 февраля 2011 года Intel объявила, что построит в Аризоне новый завод по производству полупроводников стоимостью 5 миллиардов долларов , предназначенный для производства чипов с использованием 14-нм производственных процессов и новейших 300-миллиметровых пластин . [7] [8] Новое производственное предприятие должно было называться Fab 42, а строительство должно было начаться в середине 2011 года. Intel объявила новое предприятие «самым передовым и крупносерийным производственным предприятием в мире». и заявил, что он будет запущен в эксплуатацию в 2013 году. С тех пор Intel решила отложить открытие этого предприятия и вместо этого модернизировать существующие мощности для поддержки 14-нм чипов. [9] 17 мая 2011 года Intel объявила о плане развития на 2014 год, который включал 14-нм транзисторы для линеек продуктов Xeon , Core и Atom . [10]

Демонстрации технологий

В конце 1990-х годов японская команда Хисамото из Центральной исследовательской лаборатории Hitachi начала сотрудничать с международной командой исследователей по дальнейшему развитию технологии FinFET, включая Ченмина Ху из TSMC и различных исследователей из Калифорнийского университета в Беркли . В 1998 году команда успешно изготовила устройства по техпроцессу 17 нм. Позже, в 2001 году, они разработали 15- нм техпроцесс FinFET. [11] В 2002 году международная группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, в которую входили Шибли Ахмед (Бангладеш), Скотт Белл, Сайрус Табери (иранец), Джеффри Бокор , Дэвид Кайсер, Ченминг Ху ( Тайваньская компания по производству полупроводников ) и Цу-Дже Кинг Лю продемонстрировали устройства FinFET с длиной затвора до 10 нм . [11] [12]  

В 2005 году Toshiba продемонстрировала процесс FinFET 15 нм с длиной затвора 15 нм и шириной ребра 10 нм с использованием технологии прокладки боковой стенки. [13] Было высказано предположение, что для узла 16 нм логический транзистор будет иметь длину затвора около 5 нм. [14] В декабре 2007 года Toshiba продемонстрировала прототип блока памяти, в котором использовались тонкие линии толщиной 15 нанометров. [15]

В декабре 2009 года компания National Nano Device Laboratories, принадлежащая правительству Тайваня, произвела 16-нм чип SRAM . [16]

В сентябре 2011 года Hynix объявила о разработке ячеек NAND 15 нм. [17]

В декабре 2012 года Samsung Electronics выпустила чип 14 нм. [18]

В сентябре 2013 года Intel продемонстрировала ноутбук -ультрабук с 14-нм процессором Broadwell , и генеральный директор Intel Брайан Кржанич заявил: «[ЦП] будет поставлен к концу этого года». [19] Однако отгрузка была отложена до четвертого квартала 2014 года. [20]

В августе 2014 года Intel объявила подробности о 14-нм микроархитектуре для своих будущих процессоров Core M , первого продукта, который будет производиться по 14-нм производственному процессу Intel. Согласно пресс-релизу, первые системы на базе процессора Core M должны были стать доступными в четвертом квартале 2014 года. «14-нанометровая технология Intel использует трехзатворные транзисторы второго поколения , чтобы обеспечить лучшие в отрасли производительность, мощность, плотность и стоимость транзистора», — сказал Марк Бор, старший научный сотрудник Intel, группа технологий и производства, и директор по архитектуре и интеграции процессов. [21]

В 2018 году Intel заявила о нехватке 14-нм производственных мощностей. [22]

Транспортировочные устройства

В 2013 году SK Hynix начала массовое производство 16-  нм флэш-памяти NAND , [23] TSMC начала производство 16-  нм FinFET , [24] а Samsung начала производство 10-  нм флэш-памяти NAND. [25]

5 сентября 2014 года Intel выпустила первые три процессора на базе Broadwell, принадлежащие к семейству Core M с низким TDP : Core M-5Y10, Core M-5Y10a и Core M-5Y70. [26]

В феврале 2015 года компания Samsung объявила, что ее флагманские смартфоны Galaxy S6 и S6 Edge будут оснащены 14-нм системами Exynos на кристалле (SoC). [27]

9 марта 2015 года компания Apple Inc. выпустила MacBook и MacBook Pro начала 2015 года , в которых использовались 14-нм процессоры Intel. Следует отметить i7-5557U с графикой Intel Iris Graphics 6100 и двумя ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц, потребляющими всего 28 Вт. [28] [29]

25 сентября 2015 года Apple Inc. выпустила iPhone 6S и 6S Plus , оснащенные чипами A9 «настольного класса» [30] , которые производятся по 14-нм техпроцессу компанией Samsung и 16 нм TSMC (Тайваньская компания по производству полупроводников). ).

В мае 2016 года Nvidia выпустила графические процессоры серии GeForce 10 на базе архитектуры Pascal , которая включает в себя 16-нм технологию FinFET от TSMC и 14-нм технологию FinFET от Samsung. [31] [32]

В июне 2016 года AMD выпустила графические процессоры Radeon RX 400 на базе архитектуры Polaris , в которой используется 14-нм технология FinFET от Samsung. Лицензия на технологию была передана компании GlobalFoundries для использования двойного источника. [33]

2 августа 2016 года Microsoft выпустила Xbox One S , в котором использовался 16-нм техпроцесс TSMC.

2 марта 2017 года AMD выпустила свои процессоры Ryzen на основе архитектуры Zen , включающие 14-нм технологию FinFET от Samsung, лицензия на создание которой была предоставлена ​​GlobalFoundries для GlobalFoundries. [34]

Процессор NEC SX-Aurora TSUBASA , представленный в октябре 2017 года [35], использует 16-  нм техпроцесс FinFET от TSMC и предназначен для использования с суперкомпьютерами NEC SX . [36]

22 июля 2018 года компания GlobalFoundries анонсировала свой 12-нм техпроцесс с ведущей производительностью (12LP), основанный на лицензированном процессе 14LP от Samsung. [37]

В сентябре 2018 года Nvidia выпустила графические процессоры на основе своей Turing (микроархитектуры) , которые были изготовлены по 12-нм техпроцессу TSMC и имеют плотность транзисторов 24,67 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. [38]

Технологические узлы 14 нм

  1. ^ Получено из второго источника GlobalFoundries .
  2. ^ На основе 14- нм техпроцесса Samsung  .
  3. ^ Intel использует следующую формулу: [46] #

Меньшие числа лучше, за исключением плотности транзисторов, в этом случае все наоборот. [48] ​​Шаг затвора транзистора также называется CPP (контактный полишаг), а шаг межсоединения также называется MMP (минимальный металлический шаг). [49] [50] [51] [52] [53]

[54]

Рекомендации

  1. ^ Ричард, О.; и другие. (2007). «Повреждения боковых стенок материала с низким k на основе кремнезема , вызванные различными плазменными процессами формирования рисунка, изученными с помощью ПЭМ с энергетической фильтрацией и аналитическим сканированием». Микроэлектронная инженерия . 84 (3): 517–523. дои : 10.1016/j.mee.2006.10.058.
  2. ^ Гросс, Т.; и другие. (2008). «Обнаружение наномасштабного травления и повреждения золой нанопористого метилсилсесквиоксана с помощью электростатической силовой микроскопии». Микроэлектронная инженерия . 85 (2): 401–407. дои : 10.1016/j.mee.2007.07.014.
  3. ^ Аксельрад, В.; и другие. (2010). Ригер, Майкл Л.; Тиле, Йорг (ред.). «16 нм с иммерсионной литографией 193 нм и двойной экспозицией». Учеб. ШПИОН . Проектирование для технологичности посредством интеграции проектирования и процесса IV. 7641 : 764109. Бибкод : 2010SPIE.7641E..09A. дои : 10.1117/12.846677. S2CID  56158128.
  4. ^ Но, MS.; и другие. (2010). Дуса, Мирча V; Конли, Уилл (ред.). «Внедрение и проверка двойного рисунка в процессах проектирования и создания изделий от 22 до 16 нм». Учеб. ШПИОН . Оптическая микролитография XXIII. 7640 : 76400С. Бибкод : 2010SPIE.7640E..0SN. дои : 10.1117/12.848194. S2CID  120545900.
  5. ^ «Наставник приближает инструменты к 16-нанометрам» . ЭТаймс. 23 августа 2010 г.
  6. ^ «IBM и ARM будут сотрудничать в области передовых полупроводниковых технологий для мобильной электроники» . Пресс-релиз IBM . 17 января 2011 г.
  7. ^ «Intel построит фабрику для 14-нм чипов» . ЭЭ Таймс. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года . Проверено 22 февраля 2011 г.
  8. ^ Обновление: Intel создаст фабрику для 14-нм чипов.
  9. ^ «Intel открывает передовой завод по производству микросхем в Аризоне» . Рейтер . 14 января 2014 г.
  10. ^ «Внедрение и проверка двойного рисунка в процессах проектирования изделий и создания рисунков от 22 до 16 нм» . АнандТех . 17 мая 2011 г.
  11. ^ аб Цу-Дже Кинг, Лю (11 июня 2012 г.). «ФинФЭТ: история, основы и будущее». Калифорнийский университет в Беркли . Симпозиум по кратким курсам по технологиям СБИС . Проверено 9 июля 2019 г.
  12. ^ Ахмед, Шибли; Белл, Скотт; Табери, Сайрус; Бокор, Джеффри; Кайсер, Дэвид; Ху, Ченмин; Лю, Цу-Дже Кинг; Ю, Бин; Чанг, Лиланд (декабрь 2002 г.). «Масштабирование FinFET до длины затвора 10 нм» (PDF) . Дайджест. Международная встреча по электронным устройствам . стр. 251–254. doi :10.1109/IEDM.2002.1175825. ISBN 0-7803-7462-2. S2CID  7106946. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2020 г. . Проверено 10 декабря 2019 г.
  13. ^ Канеко, А; Ягасита, А; Яхаши, К; Кубота, Т; и другие. (2005). «Процесс переноса боковой стенки и технология выборочного формирования прокладки боковой стенки затвора для FinFET размером менее 15 нм с увеличенным удлинением истока/стока». Международная конференция IEEE по электронным устройствам (IEDM 2005) . стр. 844–847. doi :10.1109/IEDM.2005.1609488.
  14. ^ «Ученые Intel находят стену для закона Мура» . ЗДНет. 1 декабря 2003 г.
  15. ^ «Проверена память 15 нанометров» . Спрашивающий . Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 года.{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  16. ^ «Произведено 16-нм SRAM - Тайвань сегодня» . taiwantoday.tw. Архивировано из оригинала 20 марта 2016 года . Проверено 16 декабря 2009 г.
  17. ^ Хюблер, Арвед; и другие. (2011). «Фотоэлектрические элементы на печатной бумаге». Передовые энергетические материалы . 1 (6): 1018–1022. дои : 10.1002/aenm.201100394. S2CID  98247321.
  18. ^ «Samsung представляет свой первый 14-нм тестовый чип FinFET» . Engadget. 21 декабря 2012 г.
  19. ^ «Intel представляет 14-нм ПК и заявляет, что закон Мура жив и здоров»» . Регистр. 10 сентября 2013 г.
  20. ^ «Intel откладывает доступность Broadwell до 4К14» . Digitimes.com . Проверено 13 февраля 2014 г.
  21. ^ «Intel раскрывает технические подробности новейшей микроархитектуры и 14-нанометрового производственного процесса» . Интел. 11 августа 2014 г.
  22. ^ «Intel сталкивается с нехваткой 14-нм техпроцесса по мере роста цен на процессоры - ExtremeTech» . www.extremetech.com .
  23. ^ «История: 2010-е». СК Хайникс . Архивировано из оригинала 17 мая 2021 года . Проверено 8 июля 2019 г.
  24. ^ «Технология 16/12 нм» . ТСМС . Проверено 30 июня 2019 г.
  25. ^ «Samsung массовое производство 3-битной флэш-памяти MLC NAND емкостью 128 ГБ» . Аппаратное обеспечение Тома . 11 апреля 2013 года. Архивировано из оригинала 21 июня 2019 года . Проверено 21 июня 2019 г.
  26. ↑ Швец, Энтони (7 сентября 2014 г.). «Intel выпускает первые процессоры Broadwell». Мир процессоров . Проверено 18 марта 2015 г.
  27. ^ «Samsung объявляет о массовом производстве первого в отрасли 14-нм процессора FinFET для мобильных приложений» . news.samsung.com .
  28. ^ «Apple MacBook Pro «Core i7» 3.1 13 дюймов, характеристики начала 2015 года». EveryMac.com . 2015. Проверено 18 марта 2015 года .
  29. ^ «Технические характеристики Intel Core i7-5557U» . Мир процессоров . 2015 . Проверено 18 марта 2015 г.
  30. ↑ Винсент, Джеймс (9 сентября 2015 г.). «Новые процессоры Apple A9 и A9X обещают производительность уровня настольных компьютеров». Грань . Проверено 27 августа 2017 г.
  31. ^ «Переговоры о партнерстве между NVIDIA и Samsung (14 нм) не увенчались успехом, и производитель графических процессоров решил вернуться к 16-нм техпроцессу TSMC» . Проверено 25 августа 2015 г.
  32. ^ «Samsung уменьшит оптическое сокращение NVIDIA «Pascal» до 14 нм» . Проверено 13 августа 2016 г.
  33. ↑ Смит, Райан (28 июля 2016 г.). «AMD объявляет характеристики RX 470 и RX 460; поставки в начале августа». Анандтех . Проверено 29 июля 2016 г.
  34. ^ «GlobalFoundries объявляет о 14-нм проверке кремния AMD Zen» . ЭкстримТех .
  35. ^ «NEC выпускает новую линейку высококлассных продуктов для высокопроизводительных вычислений SX-Aurora TSUBASA» . НЭК . Проверено 21 марта 2018 г.
  36. ↑ Катресс, Ян (21 августа 2018 г.). «Горячие чипы 2018: живой блог о векторных процессорах NEC» . АнандТех . Проверено 15 июля 2019 г.
  37. ^ abcde Schor, Дэвид (22 июля 2018 г.). «СБИС 2018: 12-нм ведущая производительность GlobalFoundries, 12LP» . WikiChip Предохранитель . Проверено 31 мая 2019 г.
  38. ^ «Подробнее о сериях NVIDIA GeForce RTX 30 и графических процессорах Ampere: раскрыты характеристики графического процессора GA102/GA104, а также производительность и возможности RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070» . 4 сентября 2020 г.
  39. ^ «Технология 16/12 нм» . ТСМС . Проверено 12 ноября 2022 г.
  40. ^ «ПБ14ЛПП-1.0» (PDF) . ГлобалФаундрис . Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2017 года . Проверено 28 ноября 2022 г.
  41. ^ «ПБ12ЛП-1.1» (PDF) . ГлобалФаундрис . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2018 года . Проверено 28 ноября 2022 г.
  42. ↑ Шор, Дэвид (22 июля 2018 г.). «СБИС 2018: 12-нм ведущая производительность GlobalFoundries, 12LP» . WikiChip Предохранитель .
  43. ↑ Шор, Дэвид (16 апреля 2019 г.). «TSMC объявляет о 6-нанометровом процессе» . WikiChip Предохранитель . Проверено 31 мая 2019 г.
  44. ^ «7 нм против 10 нм против 14 нм: процесс изготовления - Tech Centurion» . 26 ноября 2019 г.
  45. ^ «Intel теперь упаковывает 100 миллионов транзисторов в каждый квадратный миллиметр» . IEEE Spectrum: Новости технологий, техники и науки . 30 марта 2017 г. Проверено 14 ноября 2018 г.
  46. ↑ Бор, Марк (28 марта 2017 г.). «Давайте проясним беспорядок с именами узлов». Отдел новостей Intel . Проверено 6 декабря 2018 г.
  47. ^ "СМИК-14нм" . СИМК .
  48. ^ «Ожидается, что нанотехнологии сделают транзисторы еще меньше, а чипы, соответственно, более мощными». Британская энциклопедия . 22 декабря 2017 года . Проверено 7 марта 2018 г.
  49. ^ «14-нм техпроцесс Intel» (PDF) .
  50. ^ «Транзисторы LPE FinFET Samsung 14 нм» . Электроника EETimes . 20 января 2016 года . Проверено 17 февраля 2017 г.
  51. ^ «Процесс литографии 14 нм - WikiChip» . ru.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 г.
  52. ^ «Процесс литографии 16 нм - WikiChip» . ru.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 г.
  53. ^ «Международная технологическая дорожная карта для полупроводников 2.0, исполнительный отчет, издание 2015 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2016 г. Проверено 6 апреля 2017 г.
  54. ^ Шилов, Антон. «SMIC начинает серийное производство 14-нм чипов FinFET: первая линейка FinFET в Китае». АнандТех . Архивировано из оригинала 15 ноября 2019 года . Проверено 16 ноября 2019 г.