Év végére jöhet a 10 nanométer a Samsungnál
Jól haladnak a Samsung félvezetőgyártással kapcsolatos fejlesztései, a dél-koreai vállalat az év végén megkezdheti a 10 nanométeres lapkák tömeggyártását, 2019 végén pedig akár a 7 nanométer is elrajtolhat, immár EUV-val.
Részletezte félvezetőgyártással kapcsolatos terveit a Samsung, eszerint év végén indulhat a 10 nanométeres lapkák tömeggyártása, miközben már gőzerővel folynak az EUV (extrém ultraibolya levilágítás) bevezetéséhez szükséges munkálatok. Ezt várhatóan a 7 nanométeres technológiánál vetik be először, legkorábban valamikor az évtized végén.
Utóbbinak nagy jelentősége van, az iparág már több mint egy évtized óta szemez a költséges, de végső soron elkerülhetetlen EUV technológia bevezetésével, a Samsung elmondása alapján pedig úgy fest, hogy a vállalat lehet az első, aki tömeggyártásban is alkalmazza a komoly befektetést kívánó technológiát. A cég ezt azzal indokolja, hogy EUV nélkül hárommenetes (vagy akár négymenetes) levilágításra is szükség lenne az egyes rétegek előállítása során, ami hosszútávon már nagyobb kiadást eredményezne mint az EUV bevezetése.
A levilágításhoz szükséges maszkok száma másfélszer, vagy akár kétszer is több lehetne, a kétszeres levilágításhoz alkalmazott, körülbelül 60 maszkhoz képest 90, vagy akár ennél több (drága) komponensre is szükség lenne. Ennek triviális hátránya, hogy a lapka elkészítéséhez szükséges idő a menetek számával arányosan nő, ráadásul a több maszk már önmagában jelentősen emeli a költségeket. Magyarán annyira megdrágul a gyártás, hogy ahhoz képest az EUV már nem is lesz annyira költséges, így paradox módon kifizetődővé válik a bevezetése.
Bár a Samsung egyelőre nem részletezte, hogy a gyártás pontosan mely fázisához használja majd az EUV-t, annyi kiderült, hogy 7 nanométeren még "csak" a kritikus rétegeknél alkalmazzák majd a 13,5 nanométeres hullámhosszú, extrém ultraibolya fényt. Mindez azt jelenti, hogy első körben az aktuálisan alkalmazott 193i (193 nm-es hullámhosszúságú fény), illetve az EUV (13,5 nanométeres hullámhossz) kombinációjával készülnek a lapkák. Ez később, az EUV fejlődésével fokozatosan változhat majd, egyre inkább kiszorítva a 193i-t.
Érdemes ezt szembeállítani a konkurensek terveivel. Legutóbbi információk alapján a TSMC csupán 5 nanométeren tervezi az EUV bevetését, a 7 nanométert inkább többszörös levilágítás mellett képzelik el. A tajvani bérgyártóval szemben az Intel a Samsunghoz hasonlóan valószínűleg már 7 nanométeren beveti az EUV-t, igaz a legutóbbi nyilatkozat szerint ezt egyelőre csak "komolyan fontolgatja" a processzorgyártó. Érdekes lesz látni, hogy a dél-koreai vállalat, vagy az Intel tudja-e hamarabb, elsőként tömeggyártásba vinni az EUV-t, és hogy ezzel végül melyik cég jár jobban.
Sínen van a 10 nanométer
A sorban a következő, 10 nanométeres gyártástechnológiájáról is szót ejtetett a Samsung. A dél-koreai vállalat hosszú távra tervez második generációs FinFET megoldásával, a cég meglátása szerint ez a 28 nanométerhez hasonlóan egy hosszabb karriert fog befutni. Ennek megfelelően a 10 nanométeres gyártástechnológiáját részben új alapokra helyezte. Korábbi hírek szerint a FEOL (front-end-of-line) mellett a BEOL (back-end-of-line) is változott, melyhez korábban, a 20-ről 14 nanométerre való áttérésnél nem nyúltak a mérnökök.
A Samsung elárulta, hogy a rétegek többségét döntően kétmenetes levilágítással gyártják majd, és csak egyetlen fémréteg esetében alkalmazhatnak hárommenetes módszert. A 14 nanométerhez hasonlóan két variánst kínál majd a Samsung, év végére az LPE (Low Power Early) készülhet majd el, ami nagyjából egy évvel később az LPP (Low Power Plus) követhet. Utóbbi 10 százalékkal alacsonyabb fogyasztás, illetve 10 százalékkal magasabb órajelet biztosíthat az első generációs fejlesztéshez képest. Az előrelépést most is a gyártási folyamat egyes részeinek optimalizálásával tervezik elérni úgy, hogy közben az eljárás alapjai nem változtak, az LPE-hez készült tervek könnyen (és ami fontosabb: gyorsan és olcsón) migrálhatóak LPP-re.
Olcsóbb 14 nanométer, és az FD-SOI
A dél-korai cég a már jó ideje a tömegtermelés fázisában futó 14 nanométeres eljárásáról is beszélt. A Koreában és Texasban működő üzemek eddig nagyjából félmillió szilíciumostyát munkáltak meg, miközben a hibasűrűség 0,2 hiba/cm2 alatt volt. Ez az Apple A9 processzorára levetítve nagyjából 82 százalékos kihozatalt jelent, ami kétség kívül jónak számít.
Machine recruiting: nem biztos, hogy szeretni fogod Az AI visszafordíthatatlanul beépült a toborzás folyamatába.
Ezen felbuzdulva a Samsung továbbfejlesztette az eljárást, amivel az LPE és az LPP után megszületett az LPC (Low-Power Compact) variáns. Utóbbi a költségek csökkentésére hivatott, a vállalat szerint úgy sikerült redukálni a levilágításhoz szükséges maszkok számát, hogy az LPP-hez mérten nem szenvedett csorbát a teljesítmény, illetve a másik két variánshoz viszonyított átjárhatóság is megmaradt. Az LPC továbbá már RF opciót is kínál, azaz támogatja az integrált analóg rádiófrekvenciás részegységek létrehozását.
28 nanométer - él tovább, sokáig
Emellett még a 28 nanométeres FD-SOI fejlesztésére is kitért a vállalat. Ennek ugyancsak kiemelt szerepet szán a Samsung, ugyanis ez a technológia még a könnyebben és olcsóbban előállítható planáris tranzisztorokat alkalmazza, miközben teljesítmény tekintetében egy ~20 nanométeres FinFET eljárás mutatóival vetekszik. Emiatt nagyon jó kompromisszumos megoldás azoknak a partnereknek, akik kifejezetten olcsón szeretnének gyártatni, de az elavult (például 65 nanométers) gyártósoroknál valamivel modernebb technológiára van szükségük. Az eljárás további előnye, hogy a komplexebb megoldásokkal szemben kevésbé érzékeny a környezeti behatásokra (soft errors), így olyan a biztonságkritikus területeken is alkalmazható, mint például az autóipar.
A 28FDS jelölésű gyártástechnológia már a tömegtermelés fázisában van, és eddig összesen 22 különféle dizájn hagyta el a tapeout fázisát, azaz érte el végleges formáját. A kifejezetten hosszútávra tervezett technológiával elsősorban kisebb ASIC-ok, illetve IoT-hez tervezett chipek készülhetnek. A 28FDS még idén megkapja a feljebb említett RF opciót, legkorábban jövőre pedig az eNVM, azaz a lapkába ágyazott flash memória lehetősége is elérhető lesz.
A Samsung további, kisebb horderejű fejlesztésekről is beszélt. A vállalat az egyre növekvő igény miatt kiterjeszti a 200 milliméteres gyártósorokon elérhető technológiákat, így a korábbi 180 nanométeres alsó hátárt 65 nanométerre módosítják, ami utat nyit a kisebb csíkszélességű eFlash, vagy éppen képérzékelő lapkák gyártása előtt.
Emellett a Samsung megnyitja a különféle, fejlett tokozásokra vonatkozó szolgáltatásait, így a fejlesztések mostantól bármelyik partner számára elérhetőek lesznek. Ebbe tartoznak a költségesebb 2.5D-s megoldások is, melyeknél egy átvezetőn (interposer) kapcsolnak össze lapkákat, például GPU-t rétegzett (HBM) memóriával. Ez többek között az AMD számára lehet fontos, mely cég útitervén több erre alapozó termék is szerepel. Végül, de nem utolsó sorban már komplett IP blokkokat is kínál a Samsung, a partnerek lapkáikba kérhetik a dél-koreaiak saját tervezésű PCI Express, vagy akár DDR4-es vezérlőjét.
A bejelentett fejlesztések alapján a Samsung félvezetőgyártó részlege jó útón halad, amennyiben minden a most elhangzott tervek szerint zajlik, úgy a TSMC számára már komoly fejfájást jelenthet majd a Samsung, a vállalat néhány éven belül akár át is veheti legnagyobb bérgyártó szerepét.