Hamarabb jöhet a Samsung nanohuzal-tranzisztora

Ez utóbbiakkal kapcsolatban igen optimistának tűnik a Samsung, amely állítja, jól haladnak az iparág első, extrém ultraibolya fénnyel dolgozó eljárásának munkálatai. Ennek hála az első chipek már jövőre piacra kerülhetnek, amely várhatóan a legújabb Exynost és a következő Snapdragont takarja. Végül, de nem utolsó sorban a FinFET tranzisztorokat leváltó GAA (Gate-All-Around) fejlesztésről is szót ejtett a dél-koreai vállalat. Az elhangzottak alapján ez a is sínen van, amely alapján a korábban prognosztizált 2022-2023 helyett már akár 2020-2021 környékén tömegtermelésbe kerülhet a nanohuzal-tranzisztorokat elsőként alkalmazó 3 nanométeres (elnevezésű) eljárás.

Addig azonban még számos másik node jelenik majd meg, többek között a már említett 8 nanométeres 8LPU (Low Power Ultimate). Ez a jól bevált módszernek megfelelően a már piacon lévő 10 nanométer finomhangolásából születik. Az ígéret szerint az eljárás magasabb órajelet és magasabb tranzisztorsűrűséget kínál majd, azt azonban a Samsung egyelőre nem árulta el, hogy mekkora előrelépésre számíthatnak majd a partnerek. Az ugyancsak 8 nanométeres 8LPP mind sűrűségben, mind pedig disszipációban 10 százalékos előrelépést ígér a 10LPP-hez képest, amely alapján a 8LPU-tól nagyjából legfeljebb 15-20 százalékos ugrásra lehet számítani a 10 nanométerhez viszonyítva. A próbagyártást még év vége előtt beindítja a Samsung, a tömegtermelés rajtja pedig jövő év első felére tehető. A 8LPU-t elsősorban a komplexebb és költségesebb korai EUV-s eljárásoktól ódzkodó ügyfeleknek fejleszti a cég - tehát azok számára, akik továbbra is alacsony kockázatot szeretnének. 

Az új generációs megoldások sorában első helyen áll a 7LPP, amely jó eséllyel a piac első tömegtermelésbe kerülő EUV-s (Extreme Ultraviolet Lithography- extrém ultraibolya levilágítást használó) node-ja lesz. A csúcseljárás ennek megfelelően igencsak magas költségvonzattal járhat, amely bizonyos chipdizájnok esetében egyszerűen nem éri majd meg a befektetést és az azzal járó esetleges kockázatot.

Ahogy a HWSW korábban már megírta, az EUV eljárás továbbra is komoly fejtörést okoz a gyártóknak, a technológiát fejlesztő szereplők mindegyike problémákkal küzd. Egyes szereplők véletlenszerűnek tűnő hibákról beszélnek, amelyek selejtes lapkákat eredményeznek. Az iparágban sztochasztikus hatásnak is nevezett jelenség megosztja a szakembereket. Egyik részük szerint ez csak az EUV tanulási folyamatának velejárója, amelyet a korábban jelentkezett különféle problémákhoz hasonlóan idővel megoldanak majd a gyártók, mások szerint viszont emiatt az ultraibolya fénnyel dolgozó eljárás sosem fog szélesebb körben elterjedni.

A legújabb fejlemények alapján a Samsung inkább előbbi csoportba tartozik, a vállalat láthatóan nagyon szeretné, hogy elsőként szerezzen tömegtermelésben is tapasztalatot az EUV technológiáról. Fontos azonban megjegyezni, hogy első körben a költséges eljárást csak bizonyos, kritikus fontosságú rétegek kialakításának alkalmazza majd a Samsung, a többi a már jól bevált 193i (193 nm-es hullámhosszúságú fény) levilágítással készül. A tervek szerint erre már jövőre sor kerülhet, a következő(?) Exynos és Snapdragon ugyanis már a szóban forgó 7LPP technológiára épül. Azt egyelőre nem tudni, hogy ezen két dizájn mellett használni fogja-e még bármi más a technológiát. A szélesebb körű alkalmazáshoz azonban gyárbővítésre van szükség, amelyet a Samsung már el is kezdett. A nagyjából 4,6 milliárd dolláros, Hvaszong városában megvalósuló befektetés jövőre készülhet el, a gyártósorokon pedig 2020-ban indulhat be a tömegtermelés.

Ünnepi mix a bértranszparenciától a kódoló vezetőkig Négy IT karrierrel kapcsolatos, érdekes témát csomagoltunk a karácsonyfa alá.

Ezt követően a 5LPE, 4LPE, illetve 4LPP formájában három kvázi átmeneti eljárás következik, amelyek egyik célja az EUV kiterjesztése lesz. Az alapot a 7LPP szolgáltatja, ezt fogja a 8 nanométerhez hasonló módon tovább optimalizálni a cég. A próbagyártásokat már jövőre beindítaná a vállalat, amennyiben pedig minden a terv szerint halad, 2020-ban már a tömegtermelés következhet.

Ezen node-oknál sokkal érdekesebb lehet a 14 nanométer óta alkalmazott FinFET tranzisztorok leváltását célzó 3 nanométeres eljárás. Ennek ugyanis egyik legfőbb célja a GAA (Gate-All-Around), vagy más néven nanohuzal-tranzisztorok bevezetése. A Gate-All-Around a FinFET-nél valamelyest kedvezőbb elektromos tulajdonságokkal rendelkezik, miközben a skálázhatóságot számottevően kitolja. Utóbbinak hála tovább csökkenthető a csíkszélesség, nanohuzal tranzisztorokkal 5 nanométer alá is be lehet menni, ezzel egységnyi területre még több tranzisztort besűrítve.

A GAA esetében a forrás (source) és a nyelő (drain) között fektetett nanohuzalok vannak, amelyeket mint egy szigetelt elektromos vezetéket, teljesen körülölel a HKMG (magas k-együtthatójú dielektrikum és fém kapuoxid) elektróda, innen a Gate-All-Around elnevezés - szemben a FinFET három oldali bástyázásával. A nanohuzalok száma három vagy több lehet, átmérőjük pedig rendkívül kicsi, a gyártástechnológiákkal foglalkozó IMEC már demózott 8 nanométeres huzallal szerelt tranzisztort.

Az eljárás a már ismert koreográfiának megfelelőn két variánst is kap majd, a 3GAAE (Gate-All-Around Early), illetve 3GAAP (Gate-All-Around Plus) formájában, amelyek jelen állás szerint egyben a 7 nanométerrel bevezetett EUV eljárás ötödik generációját is jelentik majd. Előbbi rajtját a Samsung legutóbb még 2022-2023-ra datálta, ám jelen állás szerint sikerülhet lényegesen korábban, 2020-2021 környékén tömegtermelésbe állítani a technológiai szempontból mindenképp érdekesnek tűnő eljárást.