stringtranslate.com

14 нм процесс

« 14-нм процесс» относится к маркетинговому термину для узла технологии MOSFET , который является преемником узла «22 нм» (или «20 нм»). «14 нм» была названа так в Международной технологической дорожной карте полупроводников (ITRS). Примерно до 2011 года ожидалось, что узел после «22 нм» будет «16 нм». Во всех узлах «14 нм» используется технология FinFET (ребристый полевой транзистор), тип технологии многозатворных МОП-транзисторов , которая представляет собой непланарную эволюцию технологии планарных кремниевых КМОП .       

По крайней мере, с 1997 года «узлы процесса» получили названия исключительно из маркетинговых соображений 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 по плотности транзисторов находятся где-то между «14 нм» и «10 нм» Intel , а « 7-нм » процессы GlobalFoundries по размерам аналогичны Процесс Intel «10 нм». [5]

Samsung Electronics отказалась от чипа «14 нм» в 2014 году, прежде чем начать производство флэш - чипов NAND « класса 10 нм » в 2013 году . NAND flash , и TSMC начала производство FinFET «16 нм». В следующем году Intel начала поставлять потребителям устройства масштаба «14 нм». [ нужно обновить ]    

История

Фон

Разрешения устройства «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 [6] , но может достигать и 100 нм. [7] 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 .

Tela Innovations и Sequoia Design Systems разработали методологию, позволяющую двойное экспонирование узла «16 нм»/«14 нм» примерно в 2010 году. [8] Samsung и Synopsys также в то время начали внедрять двойное формирование рисунка в «22 нм» и Конструкция «16 нм». [9] Компания Mentor Graphics сообщила о прекращении производства 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] [ нужно обновить ]

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 производственных процессов «14 нм» и новейших 300-миллиметровых пластин . [12] [13] 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 введен 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. [14] [ нужно обновить ] 17 мая 2011 года Intel объявила о плане развития на 2014 год, который включал транзисторы «14 нм» для своих линеек продуктов Xeon , Core и Atom . [15] [ нужно обновить ]

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. [16] 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, Ченмин Ху ( Тайваньская компания по производству полупроводников ) и Цу-Дже Кинг Лю продемонстрировали устройства FinFET с длиной затвора до 10 нм . [16] [17]  

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. [18] Ранее в 2003 году предполагалось, что для узла 16 нм логический транзистор будет иметь длину затвора около 5 нм. [19] [ нужно обновить ] В декабре 2007 года Toshiba продемонстрировала прототип блока памяти, в котором использовались тонкие линии толщиной 15 нанометров. [20]

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

В сентябре 2011 года Hynix объявила о разработке ячеек NAND «15 нм». [22] [ нужно обновить ]

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

В сентябре 2013 года Intel продемонстрировала ноутбук -ультрабук с процессором Broadwell «14 нм» , и генеральный директор Intel Брайан Кржанич заявил: «[ЦП] будет поставлен к концу этого года». [24] Однако по состоянию на февраль 2014 года поставка ранее была отложена до четвертого квартала 2014 года. [25] [ требуется обновленная информация ]

В августе 2014 года Intel объявила подробности микроархитектуры «14 нм» для своих будущих процессоров Core M , первого продукта, который будет производиться по производственному процессу Intel «14 нм». Согласно пресс-релизу, первые системы на базе процессора Core M должны были стать доступны 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. [26] [ нужно обновить ]

В 2018 году Intel заявила о нехватке производственных мощностей «14 нм». [27] [ нужно обновить ]

Транспортировочные устройства

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

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. [31] [ нужно обновить ]

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). [32] [ нужно обновить ]

9 марта 2015 года компания Apple Inc. выпустила MacBook и MacBook Pro начала 2015 года , в которых использовались процессоры Intel «14 нм». Следует отметить i7-5557U с графикой Intel Iris Graphics 6100 и двумя ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц, потребляющими всего 28 Вт. [33] [34] [ нужно обновить ]

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 технологии «14 нм» компанией Samsung, так и по технологии «16 нм» компанией TSMC . (Тайваньская компания по производству полупроводников). [ нужно обновить ]

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

В июне 2016 года AMD выпустила графические процессоры Radeon RX 400 на базе архитектуры Polaris , в которой использована технология FinFET «14 нм» от Samsung. В то время лицензия на эту технологию была передана компании GlobalFoundries для использования двойного источника. [38] [ нужно обновить ]

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

2 марта 2017 года AMD выпустила свои процессоры Ryzen на основе архитектуры Zen , включающие технологию FinFET «14 нм» от Samsung, на создание которой компания GlobalFoundries ранее получила лицензию. [39] [ нужно обновить ]

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

22 июля 2018 года компания GlobalFoundries объявила о своем 12-нм процессе ведущей производительности (12LP), основанном на лицензированном процессе 14LP от Samsung. [42] [ нужно обновить ]

В сентябре 2018 года Nvidia выпустила графические процессоры на основе своей Turing (микроархитектуры) , которые были изготовлены по техпроцессу TSMC «12 нм» и имели плотность транзисторов 24,67 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. [43] [ нужно обновить ]

Технологические узлы 14 нм

  1. ^ Получено из второго источника GlobalFoundries .
  2. ^ На основе 14- нм техпроцесса Samsung  .
  3. ^ Intel использует эту формулу: [51] #

Чем меньше число, тем лучше, за исключением плотности транзисторов, в этом случае верно обратное. [54] Шаг затвора транзистора также называется CPP (контактный полишаг), а шаг межсоединения также называется MMP (минимальный металлический шаг). [55] [56] [57] [58] [59]

[60]

Рекомендации

  1. ^ «Больше никаких нанометров - EEJournal» . 23 июля 2020 г.
  2. ^ Шукла, Приянк. «Краткая история эволюции узла процесса». design-reuse.com . Проверено 9 июля 2019 г.
  3. ^ Грушка, Джоэл. «14 нм, 7 нм, 5 нм: насколько низко может опускаться CMOS? Это зависит от того, спросите ли вы инженеров или экономистов…» ExtremeTech .
  4. ^ «Эксклюзив: действительно ли Intel начинает терять свое технологическое лидерство? Выпуск 7-нм узла намечен на 2022 год» . wccftech.com . 10 сентября 2016 г.
  5. ^ «Жизнь на 10 нм. (Или это 7 нм?) И 3 нм - взгляды на передовые кремниевые платформы». eejournal.com . 12 марта 2018 г.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ «Наставник приближает инструменты к 16-нанометрам» . ЭТаймс. 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.
  12. ^ «Intel построит фабрику для 14-нм чипов» . ЭЭ Таймс. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года . Проверено 22 февраля 2011 г.
  13. ^ Обновление: Intel создаст фабрику для 14-нм чипов.
  14. ^ «Intel открывает передовой завод по производству микросхем в Аризоне» . Рейтер . 14 января 2014 г.
  15. ^ «Внедрение и проверка двойного рисунка в процессах проектирования изделий и создания рисунков от 22 до 16 нм» . АнандТех . 17 мая 2011 г.
  16. ^ 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.
  17. ^ 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.
  18. ^ 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.
  19. ^ «Ученые Intel находят стену для закона Мура» . ЗДНет. 1 декабря 2003 г.
  20. ^ «Проверена память 15 нанометров» . Спрашивающий . Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  21. ^ «Произведено 16-нм SRAM - Тайвань сегодня» . taiwantoday.tw. Архивировано из оригинала 20 марта 2016 года . Проверено 16 декабря 2009 г.
  22. ^ Хюблер, Арвед; и другие. (2011). «Фотоэлектрические элементы на печатной бумаге». Передовые энергетические материалы . 1 (6): 1018–1022. Бибкод : 2011AdEnM...1.1018H. дои : 10.1002/aenm.201100394. S2CID  98247321.
  23. ^ «Samsung представляет свой первый 14-нм тестовый чип FinFET» . Engadget. 21 декабря 2012 г.
  24. ^ «Intel представляет 14-нм ПК и заявляет, что закон Мура жив и здоров»» . Регистр. 10 сентября 2013 г.
  25. ^ «Intel откладывает доступность Broadwell до 4К14» . Digitimes.com. 12 февраля 2014 года . Проверено 13 февраля 2014 г.
  26. ^ «Intel раскрывает технические подробности новейшей микроархитектуры и 14-нанометрового производственного процесса» . Интел. 11 августа 2014 г.
  27. ^ «Intel сталкивается с нехваткой 14-нм техпроцесса по мере роста цен на процессоры - ExtremeTech» . www.extremetech.com .
  28. ^ «История: 2010-е». СК Хайникс . Архивировано из оригинала 17 мая 2021 года . Проверено 8 июля 2019 г.
  29. ^ «Технология 16/12 нм» . ТСМС . Проверено 30 июня 2019 г.
  30. ^ «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.
  31. ↑ Швец, Энтони (7 сентября 2014 г.). «Intel выпускает первые процессоры Broadwell». Мир процессоров . Проверено 18 марта 2015 г.
  32. ^ «Samsung объявляет о массовом производстве первого в отрасли 14-нм процессора FinFET для мобильных приложений» . news.samsung.com .
  33. ^ «Apple MacBook Pro «Core i7» 3.1 13 дюймов, характеристики начала 2015 года». EveryMac.com . 2015. Проверено 18 марта 2015 года .
  34. ^ «Технические характеристики Intel Core i7-5557U» . Мир процессоров . 2015 . Проверено 18 марта 2015 г.
  35. ↑ Винсент, Джеймс (9 сентября 2015 г.). «Новые процессоры Apple A9 и A9X обещают производительность уровня настольных компьютеров». Грань . Проверено 27 августа 2017 г.
  36. ^ «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.
  37. ^ «Samsung уменьшит оптическое сокращение NVIDIA «Pascal» до 14 нм» . Проверено 13 августа 2016 г.
  38. ↑ Смит, Райан (28 июля 2016 г.). «AMD объявляет характеристики RX 470 и RX 460; поставки в начале августа». Анандтех . Проверено 29 июля 2016 г.
  39. ^ «GlobalFoundries объявляет о 14-нм проверке кремния AMD Zen» . ЭкстримТех .
  40. ^ «NEC выпускает новую линейку высококлассных продуктов для высокопроизводительных вычислений SX-Aurora TSUBASA» . НЭК . Проверено 21 марта 2018 г.
  41. ↑ Катресс, Ян (21 августа 2018 г.). «Горячие чипы 2018: живой блог о векторных процессорах NEC» . АнандТех . Проверено 15 июля 2019 г.
  42. ^ abcde Schor, Дэвид (22 июля 2018 г.). «СБИС 2018: 12-нм технология GlobalFoundries, лучшая производительность, 12LP» . Викичип-предохранитель . Проверено 31 мая 2019 г.
  43. ^ «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.
  44. ^ «Технология 16/12 нм» . ТСМС . Проверено 12 ноября 2022 г.
  45. ^ «ПБ14ЛПП-1.0» (PDF) . ГлобалФаундрис . Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2017 года . Проверено 28 ноября 2022 г.
  46. ^ «ПБ12ЛП-1.1» (PDF) . ГлобалФаундрис . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2018 года . Проверено 28 ноября 2022 г.
  47. ↑ Шор, Дэвид (22 июля 2018 г.). «СБИС 2018: 12-нм ведущая производительность GlobalFoundries, 12LP» . Викичип-предохранитель .
  48. ↑ Шор, Дэвид (16 апреля 2019 г.). «TSMC объявляет о 6-нанометровом процессе» . Викичип-предохранитель . Проверено 31 мая 2019 г.
  49. ^ «7 нм против 10 нм против 14 нм: процесс изготовления - Tech Centurion» . 26 ноября 2019 г.
  50. ^ «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.
  51. ↑ Бор, Марк (28 марта 2017 г.). «Давайте проясним беспорядок с именами узлов». Отдел новостей Intel . Проверено 6 декабря 2018 г.
  52. ^ "10-нм Intel Cannon Lake и подробный обзор Core i3-8121U" .
  53. ^ "СМИК-14нм" . СИМК .
  54. ^ «Ожидается, что нанотехнологии сделают транзисторы еще меньше, а чипы, соответственно, более мощными». Британская энциклопедия . 22 декабря 2017 года . Проверено 7 марта 2018 г.
  55. ^ «14-нм техпроцесс Intel» (PDF) .
  56. ^ «Транзисторы LPE FinFET Samsung 14 нм» . Электроника EETimes . 20 января 2016 года . Проверено 17 февраля 2017 г.
  57. ^ «Процесс литографии 14 нм - WikiChip» . ru.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 г.
  58. ^ «Процесс литографии 16 нм - WikiChip» . ru.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 г.
  59. ^ «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.
  60. ^ 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.