Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с 14 нм )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Здесь обсуждаются производственные узлы 12  нм, 14  нм и 16  нм.

Изготовление полупроводниковых
приборов
4-ФАХ-NAND-C10.JPG
Масштабирование MOSFET
( технологические узлы )
Будущее

14  нм процесс относится к МОП - транзистор узла технологии , которая является преемником 22  нм (или 20  нм) узла. 14  нм была названа так в Международной дорожной карте технологий для полупроводников (ITRS). Примерно до 2011 года  ожидалось , что узел, следующий за 22 нм, будет иметь  размер 16 нм. Все 14-  нм узлы используют технологию FinFET (fin field-effect transistor ), тип технологии многозатворных MOSFET, которая является неплоской эволюцией планарной кремниевой КМОП- технологии.

Samsung Electronics выпустила 14-нм чип в 2014 году, а в 2013 году начала производство чипов NAND класса 10  нм . [ Требуется пояснение ] В том же году SK Hynix начала массовое производство 16-  нм флеш-памяти NAND , а TSMC - 16-  нм FinFET. производство. В следующем году Intel начала поставлять  потребителям устройства с масштабом 14 нм.

История [ править ]

Фон [ править ]

Основой для  изготовления менее 20 нм является FinFET ( полевой транзистор Fin ), эволюция полевого МОП- транзистора. [1] Технология FinFET была впервые предложена Дай Хисамото и его командой исследователей в Центральной исследовательской лаборатории Hitachi в 1989 году. [2] [3]

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 твердые маскирующие материалы и несколько рисунков .

Более существенное ограничение связано с плазменным повреждением материалов с низким k . Степень повреждения обычно составляет 20 нм [4], но может доходить и до 100 нм. [5] Ожидается, что чувствительность к повреждению ухудшится по мере того, как материалы с низким k станут более пористыми. Для сравнения: атомный радиус неограниченного кремния равен 0,11 нм. Таким образом, около 90 атомов Si будут перекрывать длину канала, что приведет к значительной утечке .

Tela Innovations и Sequoia Design Systems разработали методологию, позволяющую двойную экспозицию для узла 16/14 нм примерно в 2010 году. [6] Samsung и Synopsys также начали внедрять двойное формирование рисунка в потоках проектирования 22 и 16 нм. [7] Mentor Graphics сообщила о том, что в 2010 году выпустила тестовые чипы с длиной волны 16 нм. [8] 17 января 2011 года IBM объявила, что они объединяются с ARM для разработки технологии обработки 14 нм чипов. [9]

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 техпроцесса и передовых пластин диаметром 300 мм . [10] [11] Новое производственное предприятие должно было называться Fab 42, а строительство должно было начаться в середине 2011 года. Intel объявила новое предприятие «самым передовым производством с большими объемами производства в мире», и сказал, что он будет запущен в 2013 году. С тех пор Intel решила отложить открытие этого объекта и вместо этого модернизировать свои существующие объекты для поддержки 14-нм чипов. [12]17 мая 2011 года Intel объявила о планах развития на 2014 год, в которые были включены 14-нм транзисторы для своих линейок продуктов Xeon , Core и Atom . [13]

Демонстрации технологий [ править ]

В конце 1990 - х, японская команда Hisamoto от Hitachi ЦНИЛ начал сотрудничать с международной командой исследователей на дальнейшее развитие технологии FinFET, включая TSMC «s Chenming Hu и различные UC Berkeley исследователей. В 1998 году команда успешно производила устройства по 17-  нм техпроцессу. Позже они разработали  процесс FinFET 15 нм в 2001 году. [1] В 2002 году международная группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, включая Шибли Ахмеда (Бангладеш), Скотта Белла, Сайруса Табери (иранец), Джеффри Бокора, Дэвида Кайсера, Ченминга Ху ( Тайваньская компания по производству полупроводников ) и Цу-Джэ Кинг Лю, продемонстрировали устройства FinFET с длиной затвора до 10 нм . [1] [14]

В 2005 году Toshiba продемонстрировала 15-нм процесс FinFET с длиной затвора 15 нм и шириной ребра 10 нм с использованием процесса прокладки боковой стенки. [15] Было высказано предположение, что для узла 16 нм логический транзистор будет иметь длину затвора около 5 нм. [16] В декабре 2007 года компания Toshiba продемонстрировала прототип блока памяти, в котором использовались тонкие линии размером 15 нанометров. [17]

В декабре 2009 года Национальная лаборатория наноустройств, принадлежащая правительству Тайваня, произвела 16-нм чип SRAM . [18]

В сентябре 2011 года Hynix объявила о разработке 15-нм ячеек NAND. [19]

В декабре 2012 года Samsung Electronics установила 14-нм чип. [20]

В сентябре 2013 года Intel продемонстрировала ноутбук Ultrabook с 14-нм процессором Broadwell , и генеральный директор Intel Брайан Кржанич сказал: «[CPU] поступят в продажу к концу этого года». [21] Однако отгрузка была отложена до четвертого квартала 2014 года. [22]

В августе 2014 года Intel объявила подробности 14-нм микроархитектуры 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 появиться в четвертом квартале 2014 года. «В 14-нанометровой технологии Intel используются трехзатворные транзисторы второго поколения, обеспечивающие лучшую в отрасли производительность, мощность, плотность и стоимость транзистора, - сказал Марк Бор, старший научный сотрудник Intel, технологическая и производственная группа, и директор по архитектуре процессов и интеграции. [23]

В 2018 году Intel объявила о нехватке 14-нм производственной мощности. [24]

Транспортные устройства [ править ]

В 2013 году СК Hynix начала массовое производство 16  нм NAND Flash , [25] TSMC начала 16 -  нм FinFET производство, [26] и Самсунг начал 10  нм класса NAND флэш производства. [27]

5 сентября 2014 года Intel выпустила первые три процессора на базе Broadwell, которые принадлежали к семейству Core M с низким TDP : Core M-5Y10, Core M-5Y10a и Core M-5Y70. [28]

В феврале 2015 года Samsung объявила, что их флагманские смартфоны Galaxy S6 и S6 Edge будут оснащены 14-нм системами Exynos на кристалле (SoC). [29]

9 марта 2015 года Apple Inc. выпустила MacBook и MacBook Pro «Early 2015» , в которых использовались 14-нм процессоры Intel. Следует отметить i7-5557U с Intel Iris Graphics 6100 и двумя ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц, потребляющими всего 28 Вт. [30] [31]

25 сентября 2015 года Apple Inc. выпустила iPhone 6S и iPhone 6S Plus, которые оснащены микросхемами A9 «настольного класса» [32] , которые производятся как в 14 нм, так и в 16 нм TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Компания).

В мае 2016 года Nvidia выпустила свои графические процессоры серии GeForce 10 на базе архитектуры Pascal , которая включает в себя технологию FinFET TSMC 16 нм и технологию FinFET Samsung 14 нм. [33] [34]

В июне 2016 года AMD выпустила свои графические процессоры Radeon RX 400 на базе архитектуры Polaris , которая включает 14-нм технологию FinFET от Samsung. Лицензия на технологию была предоставлена GlobalFoundries для использования двойных поставщиков. [35]

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

2 марта 2017 года AMD выпустила свои процессоры Ryzen на базе архитектуры Zen , включающей 14-нм технологию FinFET от Samsung, на создание которой GlobalFoundries получила лицензию GlobalFoundries. [36]

Процессор NEC SX-Aurora TSUBASA , представленный в октябре 2017 года [37], использует  процесс FinFET 16 нм от TSMC и предназначен для использования с суперкомпьютерами NEC SX . [38]

22 июля 2018 г. GlobalFoundries анонсировала процесс 12-нм Leading-Performance (12LP), основанный на лицензированном процессе 14LP от Samsung. [39]

В сентябре 2018 года Nvidia выпустила графические процессоры на основе своей микроархитектуры Turing , которые были изготовлены по 12-нм техпроцессу TSMC и имеют плотность транзисторов 24,67 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. [40]

14 нм технологические узлы [ править ]

Основные
правила ITRS Logic Device (2015)		Samsung [а]TSMCIntelGlobalFoundries [b]СМИК
Имя процесса~ 16/14 нм~ 14 нм~ 16/12 нм~ 14 нм14 нм, 12 нм [41]14 нм
Плотность транзистора (MTr / мм²)Неизвестный32,94 [39]28,88 [42]37,5 [43] [c]36,71 [39]?
Шаг затвора транзистора~ 70 нм~ 78 нм - 14LPE (HD)
~ 78 нм - 14LPP (HD)
~ 84 нм - 14LPP (UHP)
~ 84 нм - 14LPP (HP)		~ 88 нм~ 70 нм (14 нм)
70 нм (14 нм +)
84 нм (14 нм ++)		84?
Шаг межсоединения~ 56 нм~ 67 нм~ 70 нм~ 52 нм??
Шаг ребра транзистора~ 42 нм~ 49 нм~ 45 нм~ 42 нм48?
Ширина ребра транзистора~ 0 8 нм~ 0 8 нмНеизвестный~ 0 8 нм??
Высота ребра транзистора~ 42 нм~ 38 нм~ 37 нм~ 42 нм??
Производственный год2015 г.201320132014 г.2018 г.2019 г.
  1. ^ Источник второй компании GlobalFoundries .
  2. ^ На основе14-нм техпроцесса Samsung  .
  3. ^ Intel использует эту формулу: [44] #

Меньшие числа лучше, за исключением плотности транзисторов, в этом случае все наоборот. [45] Шаг затвора транзистора также упоминается как CPP (контактный полифонический шаг), а шаг межсоединения также упоминается как MMP (минимальный металлический шаг). [46] [47] [48] [49] [50]

[51]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Цу-Чжэ Кинг, Лю (11 июня 2012 г.). «FinFET: история, основы и будущее» . Калифорнийский университет в Беркли . Краткий курс симпозиума по технологии СБИС . Проверено 9 июля 2019 года .
  2. ^ "Получатели премии Эндрю С. Гроув IEEE" . Премия IEEE Эндрю С. Гроув . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Проверено 4 июля 2019 года .
  3. ^ «Прорывное преимущество для ПЛИС с технологией Tri-Gate» (PDF) . Intel . 2014 . Проверено 4 июля 2019 года .
  4. ^ Ричард, O .; и другие. (2007). «Ущерб Боковина в основе диоксида кремния с низким K материала , вызванного различными структурирование плазменных процессов , изучаемых энергии отфильтрованной и аналитической сканирующей ТЭМ». Микроэлектронная инженерия . 84 (3): 517–523. DOI : 10.1016 / j.mee.2006.10.058 .
  5. ^ Гросс, Т .; и другие. (2008). «Обнаружение наноразмерного травления и повреждения золой нанопористого метилсильсесквиоксана с использованием электростатической силовой микроскопии». Микроэлектронная инженерия . 85 (2): 401–407. DOI : 10.1016 / j.mee.2007.07.014 .
  6. ^ Axelrad, V .; и другие. (2010). Ригер, Майкл Л; Тиле, Йорг (ред.). «16 нм с иммерсионной литографией 193 нм и двойной экспозицией». Proc. ШПИОН . Дизайн для технологичности через интеграцию дизайна и процесса IV. 7641 : 764109. Bibcode : 2010SPIE.7641E..09A . DOI : 10.1117 / 12.846677 . S2CID 56158128 . 
  7. ^ Но, MS .; и другие. (2010). Дуса, Мирча V; Конли, Уилл (ред.). «Внедрение и проверка двойного паттерна в процессах проектирования изделий и паттернов от 22 до 16 нм». Proc. ШПИОН . Оптическая микролитография XXIII. 7640 : 76400S. Bibcode : 2010SPIE.7640E..0SN . DOI : 10.1117 / 12.848194 . S2CID 120545900 . 
  8. ^ "Mentor продвигает инструменты к 16-нанометровому диапазону" . EETimes. 23 августа 2010 г.
  9. ^ «IBM и ARM будут сотрудничать в области передовых полупроводниковых технологий для мобильной электроники» . Пресс-релиз IBM . 17 января 2011 г.
  10. ^ «Intel создаст фабрику для 14-нм чипов» . EE Times.
  11. ^ Обновление: Intel создаст фабрику для 14-нм чипов
  12. ^ "Intel откладывает передовую фабрику чипов в Аризоне" . Рейтер . 14 января 2014 г.
  13. ^ «Внедрение и проверка двойного паттерна в процессах проектирования продуктов и паттернов от 22 до 16 нм» . AnandTech . 17 мая 2011 г.
  14. ^ Ахмед, Шибли; Белл, Скотт; Табери, Сайрус; Бокор, Джеффри; Кайсер, Дэвид; Ху, Ченмин; Лю, Цу-Джэ Кинг; Ю, Бин; Чанг, Лиланд (декабрь 2002 г.). «Масштабирование FinFET до длины затвора 10 нм» (PDF) . Дайджест. Международная конференция по электронным устройствам : 251–254. DOI : 10.1109 / IEDM.2002.1175825 . ISBN  0-7803-7462-2. S2CID  7106946 . Архивировано из оригинального (PDF) 27 мая 2020 года . Проверено 10 декабря 2019 года .
  15. ^ Канеко, А; Ягашита, А; Yahashi, K; Кубота, Т; и другие. (2005). «Процесс переноса боковых стенок и технология формирования селективных разделителей боковой стенки затвора для FinFET толщиной менее 15 нм с повышенным удлинением истока / стока». IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2005) . С. 844–847. DOI : 10.1109 / IEDM.2005.1609488 .
  16. ^ "Ученые Intel находят стену для закона Мура" . ZDNet. 1 декабря 2003 г.
  17. ^ «Протестировано 15 нанометров памяти» . Спрашивающий .
  18. ^ «Произведено 16 нм SRAM - Тайвань сегодня» . taiwantoday.tw. Архивировано из оригинального 20 марта 2016 года . Проверено 16 декабря 2009 года .
  19. ^ Хюблер, Арвед; и другие. (2011). "Печатные бумажные фотоэлектрические элементы". Современные энергетические материалы . 1 (6): 1018–1022. DOI : 10.1002 / aenm.201100394 .
  20. ^ "Samsung представляет свой первый тестовый чип FinFET 14 нм" . Engadget. 21 декабря 2012 г.
  21. ^ «Intel раскрывает 14-нм ПК, объявляет закон Мура« живым и здоровым » » . Реестр. 10 сентября 2013 г.
  22. ^ «Intel откладывает доступность Broadwell до 4К14» . Digitimes.com . Проверено 13 февраля 2014 года .
  23. ^ "Intel раскрывает новейшую микроархитектуру и технические детали производственного процесса 14 нанометров" . Intel. 11 августа 2014 г.
  24. ^ «Intel сталкивается с нехваткой 14-нм технологии по мере роста цен на ЦП - ExtremeTech» . www.extremetech.com .
  25. ^ «История: 2010-е» . SK Hynix . Проверено 8 июля 2019 года .
  26. ^ «Технология 16/12 нм» . TSMC . Проверено 30 июня 2019 года .
  27. ^ "Samsung массового производства 128 ГБ 3-битной флэш-памяти MLC NAND" . Оборудование Тома . 11 апреля 2013 г. Архивировано из оригинального 21 июня 2019 года . Проверено 21 июня 2019 года .
  28. ↑ Швец, Энтони (7 сентября 2014 г.). «Intel выпускает первые процессоры Broadwell» . CPU World . Проверено 18 марта 2015 года .
  29. ^ «Samsung объявляет о массовом производстве первого в отрасли процессора для мобильных приложений FinFET 14 нм» . news.samsung.com .
  30. ^ "Apple MacBook Pro "Core i7" 3.1 13" Early 2015 стоп» . EveryMac.com . 2015 . Извлекаться 18 марта 2015 года .
  31. ^ "Спецификации Intel Core i7-5557U" . CPU World . 2015 . Проверено 18 марта 2015 года .
  32. ↑ Винсент, Джеймс (9 сентября 2015 г.). «Новые процессоры Apple A9 и A9X обещают« производительность класса настольных компьютеров » » . Грань . Проверено 27 августа 2017 года .
  33. ^ «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 года .
  34. ^ "Samsung для оптического сжатия NVIDIA" Паскаль "до 14 нм" . Проверено 13 августа 2016 года .
  35. Рианна Смит, Райан (28 июля 2016 г.). «AMD объявляет спецификации RX 470 и RX 460; доставка в начале августа» . Anandtech . Проверено 29 июля, 2016 .
  36. ^ «GlobalFoundries объявляет о проверке 14-нм технологии с кремнием AMD Zen» . ExtremeTech .
  37. ^ "NEC выпускает новую линейку высокопроизводительных высокопроизводительных вычислений, SX-Aurora TSUBASA" . NEC . Проверено 21 марта 2018 года .
  38. ^ Cutress, Ян (21 августа 2018). «Горячие фишки 2018: Живой блог о векторных процессорах NEC» . AnandTech . Проверено 15 июля 2019 года .
  39. ^ a b c Шор, Дэвид (22 июля 2018 г.). «СБИС 2018: лучшие характеристики GlobalFoundries, 12 нм, 12 LP» . WikiChip Fuse . Проверено 31 мая 2019 года .
  40. ^ https://wccftech.com/nvidia-geforce-rtx-30-series-ampere-graphics-cards-deep-dive/amp/
  41. ^ Шор, Дэвид (22 июля 2018). «СБИС 2018: лучшие характеристики GlobalFoundries, 12 нм, 12 LP» .
  42. ^ Шор, Дэвид (16 апреля 2019). «TSMC объявляет о 6-нанометровом процессе» . WikiChip Fuse . Проверено 31 мая 2019 года .
  43. ^ «Intel теперь упаковывает 100 миллионов транзисторов на каждый квадратный миллиметр» . IEEE Spectrum: Новости технологий, инженерии и науки . Проверено 14 ноября 2018 года .
  44. ↑ Бор, Марк (28 марта 2017 г.). «Давайте проясним путаницу с именами узлов» . Отдел новостей Intel . Проверено 6 декабря 2018 года .
  45. ^ «Ожидается, что нанотехнологии сделают транзисторы еще меньше, а чипы, соответственно, - более мощными » . Британская энциклопедия . 22 декабря 2017 года . Проверено 7 марта 2018 года .
  46. ^ "Intel 14nm Process Technology" (PDF) .
  47. ^ "14 нм LPE FinFET транзисторы Samsung" . Электроника EETimes . 20 января 2016 . Проверено 17 февраля 2017 года .
  48. ^ "Процесс литографии 14 нм - WikiChip" . en.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 года .
  49. ^ "Процесс литографии 16 нм - WikiChip" . en.wikichip.org . Проверено 17 февраля 2017 года .
  50. ^ «Международная технологическая дорожная карта для полупроводников 2.0, выпуск 2015 Исполнительный отчет» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2016 года . Проверено 6 апреля 2017 года .
  51. ↑ Шилов, Антон. «SMIC начинает массовое производство 14-нм чипов FinFET: первая в Китае линия FinFET» . www.anandtech.com . Архивировано 15 ноября 2019 года . Проверено 16 ноября 2019 года .


Предыдущее на
22 нм		 Производственные процессы MOSFETПреемник на
10 нм