✖


Jump to content

2-нм процесс

(Перенаправлено с Intel 20A )
Полупроводник
устройство
изготовление
Масштабирование МОП-транзисторов
( узлы процесса )
Будущее

В производстве полупроводников « процесс 2 нм» представляет собой следующий МОП- транзистора (металл-оксид-полупроводник) усадочный кристалл после узла процесса «3 нм» .

Термин «2 нанометра » или, альтернативно, «20 ангстрем » (термин, используемый Intel) не имеет никакого отношения к каким-либо реальным физическим характеристикам (таким как длина затвора, шаг металла или шаг затвора) транзисторов. Согласно прогнозам, содержащимся в обновленной версии Международной дорожной карты для устройств и систем на 2021 год , опубликованной Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), ожидается, что «метка диапазона узлов 2,1 нм» будет иметь шаг контактного затвора 45 нанометров и наименьший шаг металла 20 нанометров. [1]

Процесс Шаг ворот Металлическая смола Год
7 нм 60 нм 40 нм 2018
5 нм 51 нм 30 нм 2020
3 нм 48 нм 24 нм 2022
2 нм 45 нм 20 нм 2025
1 нм 42 нм 16 нм 2027

Таким образом, «2 нм» используется в полупроводниковой промышленности в первую очередь как маркетинговый термин для обозначения нового, улучшенного поколения микросхем с точки зрения увеличенной плотности транзисторов (более высокой степени миниатюризации), увеличенной скорости и сниженного энергопотребления по сравнению с к предыдущему поколению узлов «3 нм». [2] [3]

Ожидается , что по состоянию на май 2022 года TSMC начнет рискованное производство «2 нм» в конце 2024 года и массовое производство в 2025 году; [4] [5] [ нужно обновить ] Intel тогда прогнозировала производство в 2024 году, [6] и Samsung в 2025 году. [7] [ нужно обновить ]

Фон

[ редактировать ]

был предложен ряд транзисторных архитектур К 2018 году для возможной замены FinFET , большинство из которых были основаны на концепции GAAFET : [8] горизонтальные и вертикальные нанопроволоки, горизонтальные нанолистовые транзисторы [9] [10] (Samsung MBCFET, Intel Nanoribbon), вертикальный полевой транзистор (VFET) и другие вертикальные транзисторы, [11] [12] комплементарный полевой транзистор (CFET), многослойный полевой транзистор, несколько видов транзисторов с горизонтальным затвором, таких как нанокольцевые, шестиугольные, квадратные и круглые транзисторы с затвором [13] и полевой транзистор с отрицательной емкостью (NC-FET), в котором используются совершенно разные материалы. [14]

В конце 2018 года председатель TSMC Марк Лю предсказал, что масштабирование чипов продолжится до узлов «3 нм» и «2 нм»; [15] однако по состоянию на 2019 год другие специалисты по полупроводникам не определились, смогут ли узлы за пределами «3 нм» стать жизнеспособными. [16] [ нужно обновить ] TSMC начала исследования по «2 нм» в 2019 году [17] — рассчитываем на переход с транзисторного типа FinFET на транзистор GAAFET. [18] [ нужно обновить ] В июле 2021 года TSMC получила разрешение правительства на строительство завода «2 нм». В августе 2020 года компания начала строительство лаборатории исследований и разработок по технологии «2 нм» в Синьчжу, которая, как ожидается, будет частично введена в эксплуатацию к 2021 году. [19] [ нужно обновить ] В сентябре 2020 года TSMC подтвердила это и заявила, что также может установить производство в Тайчжуне в зависимости от спроса. [20] [ нужно обновить ] По данным Тайваньской экономической газеты (2020), в конце 2023 года ожидалось производство с высокой доходностью и риском. [21] [22] [ нужно обновить ] По данным Nikkei , компания на тот момент рассчитывала установить производственное оборудование для «2 нм» к 2023 году. [23] [ нужно обновить ]

В дорожной карте Intel на 2019 год потенциально эквивалентные узлы «3 нм» и «2 нм» запланированы на 2025 и 2027 годы соответственно, а в декабре 2019 года было объявлено о планах по производству «1,4 нм» в 2029 году. [24] [ нужно обновить ]

В конце 2020 года семнадцать стран Европейского Союза подписали совместную декларацию о развитии всей своей полупроводниковой промышленности, включая разработку технологических узлов размером до «2 нм», а также проектирование и производство нестандартных процессоров, на что будет выделено до 145 миллиардов евро средств. . [25] [26] [ нужно обновить ]

В мае 2021 года IBM объявила, что произвела чипы с транзисторами GAAFET «класса 2 нм» с использованием трех слоев кремния нанолистов с длиной затвора 12 нм. [27] [28] [29]

В июле 2021 года Intel представила свою дорожную карту технологических узлов на период с 2021 года. Компания подтвердила свой 2-нм технологический узел под названием Intel 20A. [примечания 1] где буква «А» относится к ангстрему (единице, эквивалентной 0,1 нанометру). [30] В то же время они представили новую схему именования технологических узлов, которая привела названия их продуктов в соответствие с обозначениями, аналогичными названиям их основных конкурентов. [31] В то время предполагалось, что узел Intel «20A» станет первым, который перейдет от FinFET к транзисторам Gate-All-Around (GAAFET); Версия Intel получила название RibbonFET . [31] В их дорожной карте на 2021 год запланировано массовое производство узла Intel «20A» в 2024 году, а в 2025 году — Intel «18A». [30] [31] [ нужно обновить ]

В октябре 2021 года на Samsung Foundry Forum 2021 компания Samsung объявила, что в 2025 году начнет массовое производство своего MBCFET (многомостового полевого транзистора, версия GAAFET от Samsung) по техпроцессу «2 нм». [32] [ нужно обновить ]

В апреле 2022 года TSMC объявила, что ее техпроцесс GAAFET «N2» перейдет в фазу рискованного производства в конце 2024 года и в фазу производства в 2025 году. [4] В июле 2022 года TSMC объявила, что ее техпроцесс «N2», как ожидается, будет обеспечивать подачу питания на обратную сторону и обеспечит на 10–15% более высокую производительность при изо-мощности или на 20–30% более низкую мощность при изо-производительности и более чем на 20% более высокую производительность транзисторов. плотность по сравнению с N3E. [33] [ нужно обновить ]

Samsung сделала ряд раскрытий относительно прежнего будущего технологического процесса компании под названием «2GAP» (« 2 -нм шлюзовое комплексное производство В июле 2022 года »): ранее процесс оставался в рамках запланированного запуска в массовое производство в 2025 году; количество нанолистов планировалось увеличить с 3 в «3GAP» до 4; компания работала над несколькими улучшениями металлизации, а именно над «монозернистым металлом» для переходных отверстий с низким сопротивлением и металлическими межсоединениями прямого травления, запланированными для «2GAP» и последующих версий. [34] [ нужно обновить ]

В августе 2022 года консорциум японских компаний при государственной поддержке профинансировал новое предприятие под названием Rapidus по производству чипов «2 нм». Rapidus подписала соглашения с imec [35] и IBM [36] в декабре 2022 года. [ нужно обновить ]

В апреле 2023 года на своем технологическом симпозиуме TSMC представила еще два процесса своей «2-нм» технологической платформы: «N2P», обеспечивающий обратную подачу питания и запланированный на 2026 год, и «N2X» для высокопроизводительных приложений. Также выяснилось, что ядро ​​ARM Cortex-A715 , созданное по процессу N2 с использованием высокопроизводительной стандартной библиотеки, увеличило скорость на 16,4% при режиме ISO, сэкономило 37,2% энергии на скорости ISO или увеличило скорость на ~10% и сэкономило ~20%. мощности одновременно при изонапряжении (0,8 В) по сравнению с ядром, изготовленным на N3E с использованием библиотеки 3–2 ребра. [37]

Технологические узлы «2 нм»

[ редактировать ]
Samsung [38] [34] [39] [40] ТСМК Интел
Имя процесса SF2 СФ2П SF2X СФ2З Н2 Н2П N2X 20А 18А
Тип транзистора MBCFET ГААФЕТ ЛентаFET
Плотность транзисторов (МТР/мм 2 ) Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known
Размер битовой ячейки SRAM (мкм 2 ) Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known
Шаг затвора транзистора (нм) Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known
Шаг межсоединения (нм) Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known Un­known
Статус выпуска 2025 объем производства [32] 2026 объем производства 2026 объем производства 2027 объем производства 2025 рисковое производство
Объем производства во втором полугодии 2025 г. [41] 		Объем производства во втором полугодии 2026 г. [41] Объем производства во втором полугодии 2026 г. [41] Производство рисков в первом полугодии 2024 г. [42]
2024 объем производства [31] [30] 		Производство рисков во втором полугодии 2024 г. [42]
Производство в первом полугодии 2025 г. [31] [30] [43]

За пределами 2 нм

[ редактировать ]

В июле 2021 года Intel сообщила, что планирует производство «18A» на 2025 год. [30] В дорожной карте Intel от февраля 2022 года добавлено, что ранее ожидалось, что «18A» обеспечит повышение производительности на ватт на 10% по сравнению с Intel «20A». [6] . В заявлении отдела новостей Intel в августе 2024 года также указывалось, что процесс «18A» должен быть готов к производству к первому полугодию 2025 года. [44]

В декабре 2021 года была продемонстрирована конструкция логического КМОП-транзистора с вертикальным транспортным полевым транзистором (VTFET) с вертикальным нанолистом с шагом затвора менее 45 нм. [45]

В мае 2022 года imec представила дорожную карту технологических процессов, которая продлевает текущую двухгодичную периодичность внедрения узлов и правила именования узлов квадратного корня из двух до 2036 года. Дорожная карта заканчивается узлом процесса «A2» (метафора концепции 2 ангстрем), названный по аналогии со схемой именования TSMC, которая будет введена к тому времени. [46]

Помимо масштабирования транзисторных структур и межсоединений, imec прогнозировал следующие инновации: [ нужно обновить ]

  • архитектура транзистора (вилочный FET, CFET, CFET с атомным (2D-материальным) каналом);
  • внедрение с высокой числовой апертурой (0,55): инструментов EUV первый инструмент стоимостью 400 миллионов долларов будет завершен в ASML в 2023 году, а первый серийный инструмент будет отправлен Intel в 2025 году;
  • дальнейшее уменьшение стандартной высоты ячейки (в конечном итоге до «менее 4» дорожек);
  • распределение мощности на задней стороне, скрытые силовые шины;
  • новые материалы ( рутений для металлизации (межсоединения), графен, WS 2 монослой для атомного канала);
  • новые технологии производства (субтрактивная металлизация, прямое травление металла);
  • воздушные зазоры для дальнейшего снижения относительной диэлектрической проницаемости интерметаллического диэлектрика и, следовательно, емкости межсоединений;
  • Инновации в проектировании микросхем (2.5D-микросхемы, 3D-межсоединения), более совершенные инструменты EDA.

В сентябре 2022 года Samsung представила свои будущие бизнес-цели, которые на тот момент включали цель наладить массовое производство технологий 1,4 нм к 2027 году. [47]

По состоянию на 2023 год Intel, TSMC и Samsung продемонстрировали CFET-транзисторы. Эти транзисторы состоят из двух расположенных друг над другом горизонтальных нанолистовых транзисторов: один транзистор p-типа (транзистор pFET), а другой транзистор n-типа (транзистор nFET). [48]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Согласно предыдущей схеме именования Intel этот узел назывался «Intel 5 нм». [30]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ МЕЖДУНАРОДНАЯ ДОРОЖНАЯ КАРТА ДЛЯ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ: Мор Мур , IEEE, 2021, стр. 7, заархивировано из оригинала 7 августа 2022 года , получено 7 августа 2022 года.
  2. ^ «7-нм, 5-нм и 3-нм техпроцесса TSMC — это просто цифры… неважно, какое это число » . 10 сентября 2019 года. Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 20 апреля 2020 г.
  3. ^ Сэмюэл К. Мур (21 июля 2020 г.). «Лучший способ измерения прогресса в области полупроводников: пришло время выбросить старую метрику закона Мура» . IEEE-спектр . IEEE. Архивировано из оригинала 2 декабря 2020 года . Проверено 20 апреля 2021 г.
  4. ^ Jump up to: а б «Обновление дорожной карты TSMC: N3E в 2024 году, N2 в 2026 году, грядут серьезные изменения» . АнандТех . 22 апреля 2022 года. Архивировано из оригинала 9 мая 2022 года . Проверено 9 мая 2022 г.
  5. ^ «Обновление дорожной карты TSMC: 3-нм в первом квартале 2023 г., 3-нм расширение в 2024 г., 2-нм в 2025 г.» . АнандТех . 18 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 23 марта 2022 года . Проверено 23 марта 2022 г.
  6. ^ Jump up to: а б «Дорожные карты и основные этапы развития технологий Intel» . Интел . 17 февраля 2022 года. Архивировано из оригинала 16 июля 2022 года . Проверено 15 марта 2022 г.
  7. ^ «Samsung Foundry: 2-нм кремний в 2025 году» . АнандТех . 6 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 23 марта 2022 года . Проверено 23 марта 2022 г.
  8. ^ «Все более неравномерная гонка за 3/2 морских мили» . 24 мая 2021 г.
  9. ^ «Чем отличаются транзисторы следующего поколения» . 20 октября 2022 г.
  10. ^ «Сложенные нанолистовые транзисторы Intel могут стать следующим шагом в законе Мура» .
  11. ^ «Нанопроволочные транзисторы могут сохранить закон Мура» .
  12. ^ «Нанопровода дают импульс вертикальным транзисторам» . 2 августа 2012 г.
  13. ^ «Что будет после FinFET?» . 24 июля 2017 г.
  14. ^ «Варианты транзисторов за пределами 3 нм» . 15 февраля 2018 г.
  15. ^ Паттерсон, Алан (12 сентября 2018 г.), «TSMC: масштабирование чипов может ускориться» , www.eetimes.com , заархивировано из оригинала 24 сентября 2018 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  16. ^ Мерритт, Рик (4 марта 2019 г.), «Конференция SPIE прогнозирует дорожную карту неровных чипов» , www.eetasia.com , заархивировано из оригинала 27 июня 2019 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  17. ^ Зафар, Рамиш (12 июня 2019 г.), TSMC начнет 2-нм исследование в Синьчжу, Тайвань. Отчет о претензиях , заархивировано из оригинала 7 ноября 2020 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  18. ^ «Основные события дня: TSMC, как сообщается, использует транзисторы GAA для 2-нм чипов» , www.digitimes.com , 21 сентября 2020 г., заархивировано из оригинала 23 октября 2020 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  19. ^ Ван, Лиза (26 августа 2020 г.), «TSMC разрабатывает 2-нм технологию в новом центре исследований и разработок» , taipeitimes.com , заархивировано из оригинала 24 января 2021 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  20. ^ Чиен-Чунг, Чанг; Хуан, Фрэнсис (23 сентября 2020 г.), «TSMC построит завод по производству 2-нм пластин в Синьчжу» , focustaiwan.tw , заархивировано из оригинала 25 октября 2020 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  21. ^ Удин, Эфе (23 сентября 2020 г.), «Процесс TSMC 2NM ДЕЛАЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ ПРОРЫВ» , www.gizchina.com , заархивировано из оригинала 19 октября 2021 г. , получено 24 сентября 2021 г.
  22. ^ Крупный прорыв в 2-нм техпроцессе TSMC! Доходность пробного производства с риском может достичь 90% в 2023 г. (на китайском языке), 22 сентября 2020 г., заархивировано из оригинала 24 сентября 2021 г. , получено 24 сентября 2021 г.
  23. ^ «Тайвань дает TSMC зеленый свет для самого современного завода по производству микросхем» . Никкей Азия . Архивировано из оригинала 4 ноября 2021 года . Проверено 24 августа 2021 г.
  24. ^ Катресс, Ян, «Производственная карта Intel на период с 2019 по 2029 год: обратное портирование, 7 нм, 5 нм, 3 нм, 2 нм и 1,4 нм» , www.anandtech.com , заархивировано из оригинала 12 января 2021 г. , получено 23 сентября 2020 г.
  25. ^ Дахад, Нитин (9 декабря 2020 г.), «ЕС подписывает декларацию на сумму 145 миллиардов евро на разработку процессоров следующего поколения и 2-нм технологий» , www.eetimes.eu , заархивировано из оригинала 10 января 2021 г. , получено 9 января 2021 г.
  26. ^ Совместная декларация о процессорах и полупроводниковых технологиях , ЕС, 7 декабря 2020 г., заархивировано из оригинала 11 января 2021 г. , получено 9 января 2021 г.
  27. ^ Неллис, Стивен (6 мая 2021 г.), «IBM представляет 2-нанометровую технологию чипов для более быстрых вычислений» , Reuters , заархивировано из оригинала 7 мая 2021 г. , получено 6 мая 2021 г.
  28. ^ Джонсон, Декстер (6 мая 2021 г.), «IBM представляет первый в мире 2-нм узловой чип» , IEEE Spectrum , заархивировано из оригинала 7 мая 2021 г. , получено 7 мая 2021 г.
  29. ^ Длина затвора 12 нм — это размер, определенный IRDS 2020, который должен быть связан с технологическим узлом «1,5 нм»: [1] Архивировано 24 июня 2021 года на Wayback Machine.
  30. ^ Jump up to: а б с д и ж Катресс, доктор Ян (26 июля 2021 г.). «Дорожная карта Intel до 2025 года: с 4 нм, 3 нм, 20 А и 18 А?!» . www.anandtech.com . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 года . Проверено 27 июля 2021 г.
  31. ^ Jump up to: а б с д и Санто, Брайан (27 июля 2021 г.), «Курс Intel Charts Manufacturing до 2025 г.» , www.eetimes.com , заархивировано из оригинала 19 августа 2021 г. , получено 11 августа 2021 г.
  32. ^ Jump up to: а б «Инновации Samsung Foundry создают будущее больших данных, искусственного интеллекта и машинного обучения и интеллектуальных подключенных устройств» . Samsung . 7 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 8 апреля 2022 года . Проверено 9 мая 2022 г.
  33. ^ «Объявление о прибылях TSMC за 2 квартал 2022 года» (PDF) . ТСМС . 14 июля 2022 г. Архивировано (PDF) из оригинала 15 июля 2022 г. . Проверено 22 июля 2022 г.
  34. ^ Jump up to: а б «Samsung 3-нм GAAFET приступает к рисковому производству; обсуждает улучшения следующего поколения» . WikiChip Предохранитель . 5 июля 2022 г.
  35. ^ Маннерс, Дэвид (16 декабря 2022 г.). «Imec и Rapidus подписались на 2-нм процесс» . Еженедельник электроники .
  36. ^ Хамфрис, Мэтью (13 декабря 2022 г.). «Япония будет производить 2-нм чипы с небольшой помощью IBM» . ПКМАГ .
  37. ^ «TSMC обрисовывает 2-нм планы: N2P обеспечит подачу питания на задней панели в 2026 году, N2X добавлен в дорожную карту» . АнандТех . 26 апреля 2023 г.
  38. ^ «Samsung Foundry: 2-нм кремний в 2025 году» . АнандТех . 6 октября 2021 г.
  39. ^ https://www.anandtech.com/show/21377/samsung-foundry-update-2nm-unveil-in-june-2nd-gen-3nm-hits-production-this-year
  40. ^ https://www.anandtech.com/show/21444/samsung-foundry-unveils-updated-roadmap-2nm-evolution-through-2027
  41. ^ Jump up to: а б с https://www.anandtech.com/show/21370/tsmc-2nm-update-n2-in-2025-n2p-loses-bspdn-nanoflex-optimizations
  42. ^ Jump up to: а б «Intel представляет архитектуру Meteor Lake: Intel 4 предвещает дезагрегированное будущее мобильных процессоров» .
  43. ^ https://www.techpowerup.com/321900/intel-reports-first-quarter-2024-financial-results
  44. ^ «Intel 18A работает и работает исправно, в следующем году ожидается производство клиентских и серверных чипов следующего поколения» . Интел . 6 августа 2024 г.
  45. ^ Джаганнатан, Х.; и др. (2021). «Технология вертикальной транспортировки нанолистов для масштабирования КМОП за пределы устройств с боковой транспортировкой» . Международная конференция IEEE по электронным устройствам (IEDM) 2021 г. стр. 26.1.1–26.1.4. дои : 10.1109/IEDM19574.2021.9720561 . ISBN  978-1-6654-2572-8 . S2CID   247321213 .
  46. ^ «Imec представляет план развития технологий суб1 нм и транзисторов до 2036 года» . Аппаратное обеспечение Тома . 21 мая 2022 г.
  47. ^ «Samsung Electronics раскрывает планы по 1,4-нм техпроцессу и инвестициям в производственные мощности на Samsung Foundry Forum 2022» . Глобальный отдел новостей Samsung . 4 октября 2022 г.
  48. ^ «Демонстрационные 3D-сложные транзисторы Intel, Samsung и TSMC — спектр IEEE» .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Предшественник
«3 нм» ( FinFET / GAAFET ) 		MOSFET изготовления полупроводниковых устройств Процесс Преемник
неизвестный
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=2_nm_process&oldid=1238987607"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1203c44baba8dc4974ba9d537cbc41e2__1722959400
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/12/e2/1203c44baba8dc4974ba9d537cbc41e2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
2 nm process - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)