GlobalFoundries оновлює дорожню карту: 7 нм у 2H 2018, EUV раніше, ніж пізніше?

Компанія GlobalFoundries нещодавно оприлюднила перші подробиці своєї технології виготовлення 7 nm нового покоління, яка розробляється власними силами, і розповіла про плани розпочати виробництво чіпів за технологією 2018. Спочатку компанія GlobalFoundries продовжуватиме використовувати ексимерні лазери глибокого ультрафіолетового (DUV) фтористого аргону (ArF) із довжиною хвилі 193 нм з процесом виробництва 7 нм, але з часом вона сподівається вставити екстремальна ультрафіолетова літографія (EUV) інструменти в потоці виробництва, якщо їх клієнти цього потребують. Беручи до уваги, що одним з ключових клієнтів GF є AMD, успіхи ливарного виробництва в технологіях виробництва є досить важливими для ринку ПК в цілому.

Матеріальні покращення над 14LPP

GlobalFoundries використовуватиме процес виробництва 7 нм для виробництва високопродуктивних компонентів, таких як процесори, графічні процесори та соціологічні системи для різних додатків (мобільних пристроїв, ПК, серверів тощо). Загалом, це означає, що ряд майбутніх продуктів від AMD можна було б створити за технологією виробництва технології GlobalFoundries 7 nm, що ми вже знали з Угода про постачання пластин, яку дві компанії підписали раніше цього року. Порівняно з сучасними передовими технологіями виробництва 14LPP, початковий процес 7 nm, який використовується тільки в DUV, обіцяє зниження області 50%, а також зниження енергоспоживання 60 (з однаковою частотою та складністю) або покращення ефективності 30% (при однакова потужність і складність). На практиці це означає, що за ідеального сценарію GlobalFoundries зможе подвоїти кількість транзисторів на чіпі, не збільшивши розмір штамів, одночасно покращуючи його продуктивність на ватові характеристики. Компанія планує "значно" повторно використовувати обладнання та процеси, які він використовує зараз для об'ємного виробництва чіпів, використовуючи технології 14 nm FinFET для свого вузла 7 нм. Незважаючи на це, новий процес вимагатиме додаткових багатомільярдних інвестицій в Fab 8.

На сьогоднішній день компанія GlobalFoundries вже почала виробляти тестові вафлі з ланцюгами (IP) від ряду своїх клієнтів, використовуючи процес 7 нм у Fab 8 на Мальті, Нью-Йорк. Хоча рішення компанії пропустити 10nm означає, що він не зможе використовувати 10nm як кроки до технології 7 nm, він стверджує, що він отримав великий досвід роботи з FinFET від процесів 14LPE та 14LPP. Контрактор напівпровідників очікує завершити розробку технології 7 нм у другій половині 2017, що означає початок масового виробництва комерційних чіпів у другій половині 2018. Звичайно, GlobalFoundries не показує часові рамки для свого 7nm з EUV, але можна з упевненістю сказати, що EUV буде використовуватися в 2019 якнайшвидше.

Хоча очікування GlobalFoundries щодо ефективності, потужності, зони (PPA) поліпшення виглядають солідними, слід зазначити, що зараз виробник контрактів є одним із тих, хто стає кількома компаніями, які підтвердили свої наміри проводити технологію технології 7 nm. DUV в цьому відношенні є спрощеним і справжнім підходом, однак для створення функцій 7 nm потребує використання потрійного / чотириразового візуалізації, що значно підвищує вартість проектування та виготовлення, а також цикли часу над вузлами попереднього покоління. Таким чином, хоча існує велика зацікавленість у використанні EUV, якщо це працює, багато основних фабрик починають в тому самому місці, що і GlobalFoundries, і принаймні, готуючись до внутрішньої підготовки до DUV, сподіваючись, що EUV буде готова, коли вони цього хочуть.

Справа в цьому, Samsung в даний час сподівається, використовувати літографії EUV для критичних шарів з їхніми вузлами 7 нм, щоб уникнути потрійного / чотириразового впорядкування, але дуже обережно ставляться до того, як вони формулюють свої плани, кажучи, що вони "Перегляд можливостей" вставки EUV при 7 нм. Тож Samsung не буде кидати каменем НЕ продовжувати використовувати лише DUV-7 нм, якщо це необхідно. Тим часом Intel також колись вважав, що почати використовувати EUV для 7 нм. Нарешті, TSMC, схоже, не боїться багатогранників і має намір виробляти напівпровідники, використовуючи технологію виробництва 7 nm, що виробляють тільки DUV, у 2H 2018.

До цих пір слід бачити, як процеси GlobalFoundries і TSMC 7 nm відтворюють, але майте на увазі, що перша стверджує, що її платформа 7 нм розроблена таким чином, щоб бути сумісною з EUV на ключових рівнях. Це означає, що компанія починає використовувати кросове сканування TWINSCAN NXE ASML для критичних шарів, коли вони готові (тобто їхні джерела світла будуть достатньо потужними для масового виробництва, а інструменти матимуть більше, ніж доступність 80%). Оскільки GF 7 нм з технологією EUV технології буде використовуватися для виробництва покоління IC (інтегральних мікросхем), який буде слідувати за початковими чіпами 7 нм, GlobalFoundries не приховує, що 7 нм з DUV і 7 нм з EUV є по суті двома різними покоління процесів (майте на увазі, що специфікації або не були завершені). Більш того, якщо EUV готова до першого часу в 2019, GF 7 нм DUV буде короткочасним вузлом. Насправді, GlobalFoundries вже використовує TWINSCAN NXEs і EUV, щоб прискорити прототипування певних схем для своїх клієнтів.

GlobaFoundries пропускає 10 нм за двома причинами

Оголосивши технологію виробництва 7 nm, GlobalFoundries підтвердили чутки, що вирішили пропустити процес виробництва 10 nm. Схоже, що для цього рішення є принаймні дві причини, і обидва вони лежать у рівнянні PPASC (потужність, продуктивність, площа, графік і витрати). З одного боку, компанія з'ясувала, що переваги PPA технології 10 nm над його процесом 14LPP не будуть суттєвими. З іншого боку, його графік і витрати ще більше гальмують його конкурентоспроможність. Тепер поговоримо про це трохи докладніше.

Оскільки технології виробництва стають все більш складними, нелегко забезпечити, щоб кожен новий вузол забезпечував значні потужності, продуктивність та поліпшення стану (PPA) по відношенню до попереднього. Як наслідок, деякі технологічні технології використовуються непрофесійними дизайнерами напівпровідників протягом декількох років, тоді як інші використовуються десятками компаній протягом багатьох років. GlobalFoundries вважає, що процес 10 нм не забезпечить відчутних переваг роботи, потужності та переваг у порівнянні з технологією технології 14LPP (яка базується на послідовному з'єднуванні з інтерфейсом 20 nm) і стане короткочасним перехідним вузлом, отже, їх причиною пропустити його. В останні роки ми бачили кілька таких вузлів: оскільки обмежена кількість фірм використовувала технологічні технології 45 нм, 32 та 20 нм, хоча і це було з різних причин.

Якщо ми подивимося на покращення рекламованих PPA для найсучасніших передових технологічних процесів від GF, Samsung та TSMC, то буде зрозуміло, що перехід до вузла 10 нм призведе до поліпшення можливостей TSMC, але не достатньою мірою щоб задовольнити всіх своїх клієнтів (ми спостерігали щось подібне з CLN20SOC кілька років тому). Крім того, номери Samsung є дещо менш вражаючими (майте на увазі, що GF's 14LPP отримала ліцензію від Samsung), підтверджуючи очікування GlobalFoundries.

Рекламні вдосконалення PPA технологій провідного краю
Дані, оголошені компаніями під час конференц-дзвінків, прес-брифінгів та прес-релізів
GlobalFoundries Samsung TSMC
7nm DUV
проти 14LPP
14LPP
проти 28LPP
10LPE
проти 14LPP
10LPP
проти 10LPE
20SOC
vs
28 нм
16FF +
vs
28HPM
16FF +
vs
20SOC
10FF
vs
16FF +
7FF
vs
10FF
потужність > 60% 60% 30% ніхто 25% 70% 60% 40% <40%
продуктивність > 30% 40% > 10% > 10% 30% 65% 40% 20% -
Зменшення площі > 50% 50% 32% ніхто <50% ~ 50% ніхто > 50% > 37%

У певному ступені, GlobalFoundries, здається, хоча б частково правильно в думці про 10 нм у перехідному вузлі. Тільки три клієнтів тасьма свої 10 нм чіпів на TSMC досі, менш ніж за шість місяців до TSMC намір отримати свій перший дохід 10 НМА (в Q1 2017). На відміну від цього, десятки компаній вилучили свої продукти 16 нм (CLN16FF) задовго до початку великого обсягу виробництва у другій половині 2015. Найважливішим є те, що за даними TSMC, процес його виготовлення 10 nm буде в основному використовуватися мобільними розробниками SoC (читати: Apple, Qualcomm, MediaTek), які відчайдушно повинні вичавити більше транзисторів у нові чіпи щороку, покращуючи продуктивність і зменшуючи енергоспоживання трохи теж. Такі клієнти менше стурбовані виробничими витратами та агресивними поліпшеннями, їм просто потрібні нові технології для досягнення певного прогресу внаслідок вимог ринку.

Тим часом, технологія виробництва TSMC 7 nm буде використовуватися багатьма клієнтами компанії, в тому числі з високопродуктивного обчислювального простору, компанії сказав нещодавно (це не означає, що ніхто з простору HPC не збирається використовувати 10 нм). TSMC планує почати обсяги виробництва чіпів 7 нм у першій половині 2018, отже, це трохи попереду GlobalFoundries з цим вузлом. Проте, його перший технологічний процес EUV основі (5 нм) запланований на 2020, тому компанія може бути трохи позаду свого суперника, коли справа доходить до наступного покоління літографії.

У травні компанія Samsung демонструвала перші вафлі, оброблені за технологією 10LPE (10 нм, технологія ранньої низької потужності) у травні 2015, і розповів про плани розпочати виробництво об'ємів чіпів з використанням технології 10 nm в кінці 2016. Крім того, компанія планує швидко розгорнути вдосконалена версія технології під назвою 10LPP, повідомляє компанія вже цього року. Оскільки Samsung має виробляти передові технології SoC для своїх смартфонів, не дивно, що він також розгортає процеси виготовлення 10 nm: навіть у випадку, якщо для них не існує багато ливарних покупців, їм це буде потрібно. залишатись конкурентоспроможною проти Apple (і потенційно покинути Apple як ливарний клієнт). Більш того, якщо Samsung Вимагається EUV для своєї технології технології 7 nm, він повинен буде використовувати 10 нм, перш ніж ASML буде готовий з комерційними системами крокової і скануючої EUV. Насправді, саме тому Samsung не розкриває, чи очікує він почати робити чіпи за допомогою технології 7 nm у 2019 чи пізнішої версії.

Тим часом, існує ще одна причина, чому GlobalFoundries вирішив пропустити технологію виготовлення нм 10 (на додаток до незначних переваг продуктивності і площі над 14LPP). Назад у 2014 компанія придбала активи IBM Microelectronics разом з командою розробників. Природно, інтеграція співробітників IBM потребувала часу, тому замість того, щоб створити процес виробництва 10 нм (який у будь-який час буде пізніше), компанія вирішила сфокусуватися на технологічній платформі 7 nm. Останній буде першим процесом, розробленим командою, що складається з розробників GF і IBM.

Нарешті, майте на увазі, що в той час як виробники напівпровідників використовують такі терміни, як 7 нм або 10 нм назвати свої технології виготовлення, такі номери в даний час не потрібно відображати щільність транзисторів і інших чинників. Не всі технології виробництва 10 нм створюються однаково. Наприклад, Intel стверджує, що густина транзисторів його процесу 10 nm буде порівнянна з густинами транзисторів конкуруючих технологій 7 nm. Незважаючи на це, новий вузол як і раніше є новим вузлом з власними перевагами в порівнянні з його прямим внутрішнім попередником.

Плавне перехід до EUV

Сьогодні як напівпровідникові виробники, так і виробники виробничого обладнання погоджуються, що EUV буде вимагати, щоб чіпи використовували менші технології виготовлення, і питання полягає в тому, чи буде ASML готовий з життєздатними інструментами для 7 нм або для 5 нм вузлів. Як результат, всі повинні приймати рішення про те, коли почати використовувати EUV-сканери для критичних шарів.

Дорожня карта літографії провідної промисловості, масового виробництва
Дані, оголошені компаніями під час конференц-дзвінків, прес-брифінгів та прес-релізів
2016 2017 2018 2019 2020
1H 2H 1H 2H
GlobalFoundries 14LPP 7 нм ДУВ 7nm з EUV
точний час не оголошено
Intel 14 нм
14 нм +
10 нм немає даних
Samsung 14LPP
14LPC
10LPE 10LPP 7LPP (7nm з EUV)
точний час не оголошено
SMIC 28 нм 14 нм у розробці
TSMC CLN16FF + CLN16FFC CLN10FF CLN7FF невідомий 5 нм EUV
UMC 28 нм 14 нм немає даних

ASML і Cymer стають постійним прогресом у своїх інструментах EUV, а виробники напівпровідників навчаються використовувати ці інструменти. До теперішнього часу лише TSMC публічно оголосила про плани використання EUV для комерційних чипів 5 нм у 2020. Samsung публічно поцікавився використанням інструментів EUV для своїх напівпровідників 7 нм, але не вказує, коли. GlobalFoundries заявив, що може використовувати EUV для своєї технології виробництва 7 nm, але також не вказав точний час. Intel все ще зважує свої варіанти, отже, все одно можливо, що компанія почне використовувати EUV для свого процесу виготовлення 7 nm. Тим часом, SMIC та UMC не вказали свої плани щодо літографії наступного покоління. Фактично, обидві компанії все ще повинні наздогнати своїх суперників, коли мова йде про FinFET в першу чергу.

Розробляючи технологію 7 nm, "сумісну з EUV на ключових рівнях", яка, по суті, означає два покоління процесів виготовлення, GlobalFoundries відтворює це в безпеці:

  • По-перше, він буде мати всю нову технологічну технологію, готовий до виробництва в 2H 2018. Це кілька місяців пізніше, ніж TSMC, але все ще випереджає Intel, і така технологічна перевага може бути корисною як для AMD, так і для інших клієнтів GlobalFoundries (але майте на увазі збільшені витрати та тривалість циклу).
  • По-друге, після того, як інструменти EUV будуть готові до найвищого часу, GlobalFoundries отримає перевірену технологію технології, яка готова до введення EUV (майте на увазі, що інструменти 193 nm ArF будуть використовуватися для більшості шарів протягом тривалого часу).
  • По-третє, навіть якщо інструменти ASML не готові 2H 2019 (те, що його клієнти навчаться набагато раніше цього терміну), GlobalFoundries буде мати конкурентний вузол і час для розробки свого наступного процесу з або без EUV.

Звичайно, за певних обставин GlobalFoundries може в кінцевому підсумку конкурувати з технологією EUV 5 nm TSMC з процесом виробництва 7 нм у 2020, але це те, про що компанія намагатиметься уникати.

GlobalFoundries пропонують EUV і FD-SOI

GlobalFoundries не кладе всі яйця в одну корзину. Хоча такі компанії, як TSMC та Samsung, розробляють технології виробництва FinFET з низькою вартістю / низькою потужністю, щоб привернути увагу менших гравців, GF також планує продовжувати розробку нових планових процесів виготовлення з використанням FD-SOI. Тому для економічно ефективних, малопотужних та радіоприкладних програм компанія продовжуватиме використовувати свій 22FDX (він використовує зворотний зв'язок між потоками STMicroelectronics '28nm FD-SOI, а також передній кінець лінії STM 14nm FD -SOI процес технології) і в кінцевому підсумку 12FDX технологій (також оголошений цього місяця).

Оскільки розробка мікросхем з планарними транзисторами значно дешевше, ці технології будуть використовуватися різними меншими бездротовими напівпровідниковими розробниками. Загалом, GlobalFoundries позиціонує свій 22FDX як альтернативу для технологій FinFET 14 / 16 nm, тоді як 12FDX збирається конкурувати з 10 нм і, можливо, під-10 nm процесами в 2019 і далі. Samsung, другий FD-SOI-шафер, планує додати eNVM (вбудовану енергонезалежну пам'ять) до своєї платформи 28FDS в 2018, але досі не оголосила про плани щодо нової технологічної платформи FD-SOI.
Залишається помітити, наскільки успішними будуть пропозиції FD-SOI від GlobalFoundries з огляду на конкуренцію. Тим не менш, GlobalFoundries і Samsung є єдиними контрактними виробниками напівпровідників, які оголосили про плани як для передових технологій FinFET, так і для планових процесів виробництва FD-SOI в 2020 та інших. Більше того, GlobalFoundries є єдиною компанією, яка розкрила плани щодо технології виготовлення FD-SOI для суб-20 нм.

джерело

залишити коментар

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.