10-нм процесс
Полупроводник устройство изготовление |
---|
Масштабирование МОП-транзисторов ( узлы процесса ) |
|
Будущее
|
В производстве полупроводников Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) определяет « 10-нанометровый процесс » как MOSFET, технологический узел следующий за узлом «14 нм» .
По крайней мере, с 1997 года «узлы процесса» получили названия исключительно из маркетинговых соображений и не имеют никакого отношения к размерам интегральной схемы; [1] ни длина затвора, ни шаг металла, ни шаг затвора на «10-нм» устройстве не составляют десять нанометров. [2] [3] [4] Например, » процессы GlobalFoundries « 7-нм по размерам аналогичны «10-нм» техпроцессу Intel. [5] находятся где-то между процессами Intel «14 нм» и «10 нм» Технологические процессы TSMC и Samsung «10 нм» по плотности транзисторов . Плотность транзисторов (количество транзисторов на квадратный миллиметр) более важна, чем размер транзистора, поскольку меньшие транзисторы больше не обязательно означают улучшение производительности или увеличение количества транзисторов. [ нужна ссылка ]
Все производственные процессы «10 нм» основаны на технологии FinFET (ребристый полевой транзистор), типе технологии многозатворных МОП-транзисторов , которая представляет собой непланарную эволюцию планарной кремниевой КМОП- технологии. Компания Samsung впервые начала производство чипов «класса 10 нм» в 2013 году для своих с многоуровневыми ячейками (MLC) микросхем флэш-памяти , а в 2016 году — своих SoC с использованием 10-нм техпроцесса. TSMC начала коммерческое производство чипов «10 нм» в 2016 году, а позже, в 2018 году, Intel начала производство чипов «10 нм». [ нужно обновить ]
Фон
[ редактировать ]Первоначальное название этого технологического узла в ITRS было «11 нм». Согласно дорожной карте издания 2007 года, к 2022 году полушаг (т. е. половина расстояния между идентичными элементами в массиве) для DRAM прогнозировался на уровне 11 нм .
В 2008 году Пэт Гелсингер , в то время занимавший должность технического директора Intel, заявил, что Intel видит «ясный путь» к узлу «10 нм». [6] [7]
В 2011 году Samsung объявила о планах внедрить процесс «10 нм» в следующем году. [8] [ нужно обновить ] В 2012 году Samsung анонсировала eMMC чипы флэш-памяти , производимые по техпроцессу «10 нм». [9]
По состоянию на 2018 год «10 нм», как его обычно понимали, применялось только в крупносерийном производстве Samsung . GlobalFoundries пропустила «10 нм», [ нужно обновить ] Intel еще не приступила к крупносерийному производству «10 нм» из-за проблем с производительностью. [ нужно обновить ] и TSMC считала «10 нм» недолговечным узлом, [10] в основном посвящен процессорам Apple в 2017–2018 гг., с переходом на « 7 нм » в 2018 г. [ нужно обновить ]
Также следует проводить различие между «10 нм», продаваемым литейными предприятиями, и «10 нм», продаваемыми компаниями DRAM.
История производства технологии
[ редактировать ]В апреле 2013 года компания Samsung объявила, что начала массовое производство с многоуровневыми ячейками (MLC) микросхем флэш-памяти с использованием процесса «класса 10 нм», который, согласно Tom's Hardware, Samsung определил как «узел технологического процесса где-то между 10 нм и 20 нм». [11] 17 октября 2016 года Samsung Electronics объявила о серийном производстве чипов SoC по технологии «10 нм». [12] Основной заявленной задачей технологии в то время было создание тройного рисунка металлического слоя. [13] [14] [ нужно обновить ]
TSMC начала коммерческое производство чипов «10 нм» в начале 2016 года, а в начале 2017 года перешла к массовому производству. [15]
21 апреля 2017 года Samsung начала поставки смартфона Galaxy S8 , в котором использовалась версия процессора компании «10 нм». [16] [ нужно обновить ] 12 июня 2017 года Apple представила планшеты iPad Pro производства TSMC второго поколения на базе чипов Apple A10X с использованием техпроцесса FinFET «10 нм». [17]
12 сентября 2017 года Apple анонсировала Apple A11 , 64-битную систему на базе ARM, изготовленную TSMC с использованием техпроцесса FinFET «10 нм», содержащую 4,3 миллиарда транзисторов на кристалле размером 87,66 мм. 2 .
В апреле 2018 года Intel объявила о задержке массового производства основных процессоров «10 нм» где-то в 2019 году. [18] В июле точное время было дополнительно привязано к курортному сезону. [19] Тем временем, однако, они выпустили маломощный мобильный чип «10 нм», хотя и эксклюзивно для китайских рынков и с отключенной большей частью чипа. [20] [ нужно обновить ]
В июне 2018 года на выставке VLSI 2018 компания Samsung анонсировала свои процессы «11LPP» и «8LPP». «11LPP» представлял собой гибрид, основанный на технологиях Samsung «14 нм» и «10 нм». «11LPP» был основан на их «10-нм» BEOL, а не на «20-нм» BEOL, как «14LPP». «8LPP» был основан на процессе «10LPP». [21] [22] [ нужно обновить ]
Nvidia выпустила свои графические процессоры серии GeForce 30 в сентябре 2020 года. В то время они производились по специальной версии «8-нм» техпроцесса Samsung под названием «Samsung 8N» с плотностью транзисторов 44,56 миллиона транзисторов на мм. 2 . [23] [24] [ нужно обновить ]
Узлы процесса
[ редактировать ]Литейный завод
[ редактировать ]Логическое устройство ITRS Основные правила (2015) | Samsung | ТСМК | Интел | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя процесса | 16/14 морских миль | 11/10 нм | 10ЛПЭ (10 морских миль) | 10ЛПП (10 морских миль) | 8ЛПП (8 морских миль) | 8ЛПУ (8 морских миль) | 8ЛПА (8 морских миль) | 10 FF (10 морских миль) | 10 нм [25] | 10 нм SF (10 морских миль) [а] |
Плотность транзисторов (МТР/мм 2 ) | Unknown | Unknown | 51.82 [22] | 61.18 [22] | Unknown | 52.51 [27] | 100.76 [28] [б] | |||
Шаг затвора транзистора (нм) | 70 | 48 | 68 | 64 | Unknown | 66 | 54 | |||
Шаг межсоединения (нм) | 56 | 36 | 51 | Unknown | Unknown | 44 | 36 | |||
Шаг ребер транзистора (нм) | 42 | 36 | 42 | Unknown | 36 | 34 | ||||
Высота ребра транзистора (нм) | 42 | 42 | 49 | Unknown | Unknown | 42 | 53 | |||
Год производства | 2015 | 2017 | Производство в четвертом квартале 2016 г. [30] | Производство в четвертом квартале 2017 г. [31] | производство 2018 года | 2018 рисковое производство производство 2019 года [32] | производство 2021 г. | 2016 рисковое производство [15] производство 2017 года [15] | производство 2018 года ( Кэннон Лейк ) [33] | производство 2020 года ( Тигровое озеро ) [34] |
Шаг затвора транзистора также называется CPP (контактный полишаг), а шаг межсоединения также называется MMP (минимальный металлический шаг). Samsung сообщила, что их «10-нм» процесс имеет шаг затвора транзистора 64 нм и шаг межсоединения 48 нм. TSMC сообщила, что их «10-нм» процесс имеет шаг затвора транзистора 64 нм и шаг межсоединения 42 нм. Дальнейшее расследование, проведенное Tech Insights, показало, что даже эти значения также являются ложными, и они были соответствующим образом обновлены. Кроме того, MSSCORPS CO на выставке SEMICON Taiwan 2017 обновила высоту ребер транзистора в технологии Samsung «10 нм». [35] [36] [37] [38] [39] GlobalFoundries решила не разрабатывать узел «10 нм», поскольку считала, что его срок службы будет недолгим. [40] Процесс Samsung «8 нм» был на тот момент последним в компании, в котором использовалась исключительно литография DUV. [41] [ нужно обновить ]
DRAM «класс 10 нм»
[ редактировать ]В индустрии DRAM часто используется термин «класс 10 нм», и этот размер обычно относится к полушагу активной области. [ нужна ссылка ] Литейные структуры «10 нм», как правило, намного крупнее. [ нужна ссылка ]
Обычно «класс 10 нм» относится к DRAM с размером элемента 10–19 нм и впервые был представлен c. 2016 . По состоянию на 2020 год существовало три поколения DRAM класса 10 нм: 1x нм (19–17 нм, Gen1); 1y нм (16-14 нм, Gen2); и 1z нм (13-11 нм, Gen3). [42] DRAM третьего поколения «1z» была впервые представлена c. 2019 г. , компания Samsung , и первоначально было заявлено, что он производится с использованием литографии ArF без использования литографии EUV; [43] [44] в последующем производстве использовалась EUV-литография. [45]
За пределами 1z компания Samsung назвала свой следующий узел (четвертое поколение «класса 10 нм») DRAM: «D1a» (на тот момент ожидалось, что он будет произведен в 2021 году), а за ним — «D1b» (на тот момент предполагалось, что он будет производиться в 2021 году). 2022) [ нужно обновить ] ; в то время как Микрон упомянул [ нужно обновить ] к последующим «узлам» как «D1α» и «D1β». [46] Micron объявила об объемных поставках DRAM класса 1α в начале 2021 года. [47]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Больше никаких нанометров – EEJournal» . 23 июля 2020 г.
- ^ Шукла, Приянк. «Краткая история эволюции узла процесса» . design-reuse.com . Проверено 9 июля 2019 г.
- ^ Грушка, Джоэл. «14 нм, 7 нм, 5 нм: насколько низко может опускаться CMOS? Это зависит от того, спросите ли вы инженеров или экономистов…» ExtremeTech .
- ^ «Эксклюзив: действительно ли Intel начинает терять свое технологическое лидерство? Выпуск 7-нм узла намечен на 2022 год» . wccftech.com . 10 сентября 2016 г.
- ^ «Жизнь на 10 нм. (Или это 7 нм?) и 3 нм — взгляды на передовые кремниевые платформы» . eejournal.com . 12 марта 2018 г.
- ^ Дэймон Потер (июль 2008 г.). «Гельсингер из Intel видит ясный путь к 10-нм чипам» . Архивировано из оригинала 25 апреля 2009 года . Проверено 20 июня 2009 г.
- ^ «MIT: Оптическая литография до 12 нанометров» . Архивировано из оригинала 25 сентября 2012 года . Проверено 20 июня 2009 г.
- ^ «Крупнейшее в мире производственное предприятие, линия-16» . Samsung . 26 сентября 2011 года . Проверено 21 июня 2019 г.
- ^ «Новые чипы мобильной флэш-памяти Samsung емкостью 64 ГБ, изготовленные по 10-нм техпроцессу, меньше, быстрее и лучше» . Engadget . 15 ноября 2012 года . Проверено 21 июня 2019 г.
- ^ «Внедрение 10 нм» . Архивировано из оригинала 4 августа 2018 года . Проверено 4 августа 2018 г.
- ^ «Samsung массово производит 3-битную флэш-память MLC NAND емкостью 128 ГБ» . Аппаратное обеспечение Тома . 11 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 21 июня 2019 г. . Проверено 21 июня 2019 г.
- ^ Samsung начинает первое в отрасли массовое производство системы на кристалле с использованием 10-нанометровой технологии FinFET , октябрь 2016 г.
- ^ «Samsung запускает первое в отрасли массовое производство системы на кристалле с 10-нанометровой технологией FinFET» . news.samsung.com .
- ^ «Тройной рисунок для металла 10 нм» (PDF) .
- ^ Перейти обратно: а б с «Технология 10 нм» . ТСМС . Проверено 30 июня 2019 г.
- ^ "Купить" .
- ^ techinsights.com. «Внедрение 10-нм технологий идет полным ходом» . techinsights.com . Архивировано из оригинала 3 августа 2017 года . Проверено 30 июня 2017 г.
- ^ «Корпорация Intel откладывает производство 10-нм чипов — массовое производство теперь запланировано на 2019 год» . 29 апреля 2018 года . Проверено 1 августа 2018 г.
- ^ «Intel заявляет, что не будет ожидать появления массовых 10-нм чипов до 2П19» . 28 июля 2018 года . Проверено 1 августа 2018 г.
- ^ «Первый 10-нм процессор Intel появился в Китае» . 15 мая 2018 года . Проверено 11 сентября 2018 г.
- ^ «СБИС 2018: 11-нм узел Samsung, 11LPP» . WikiChip Предохранитель . 30 июня 2018 года . Проверено 31 мая 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «СБИС 2018: 8-нм 8LPP от Samsung, расширение 10-нм» . WikiChip Предохранитель . 1 июля 2018 года . Проверено 31 мая 2019 г.
- ^ Джеймс, Дэйв (сентябрь 2020 г.). «Nvidia подтверждает 8-нм техпроцесс Samsung для RTX 3090, RTX 3080 и RTX 3070 | PC Gamer» . www.pcgamer.com .
- ^ «Подробный обзор графического процессора NVIDIA GeForce RTX 30 Ampere, полные характеристики, подробные сведения о температуре, мощности и производительности» . 4 сентября 2020 г.
- ^ Демерджян, Чарли (2 августа 2018 г.). «Intel потрошит 10 нм, чтобы вывести его на рынок» . Полуточный . Проверено 29 сентября 2018 г.
- ^ «Дорожная карта Intel до 2025 года: с 4 нм, 3 нм, 20 А и 18 А?!» .
- ^ Шор, Дэвид (16 апреля 2019 г.). «TSMC объявляет о 6-нанометровом процессе» . WikiChip Предохранитель . Проверено 31 мая 2019 г.
- ^ «Плотность 10-нм техпроцесса Intel в 2,7 раза выше, чем у 14-нм узла» . ГЕКСУС . Проверено 14 ноября 2018 г.
- ^ Бор, Марк (28 марта 2017 г.). «Давайте разберемся с путаницей с именами узлов» . Отдел новостей Intel . Проверено 6 декабря 2018 г.
- ^ https://www.anandtech.com/show/10765/samsung-10nm-massproduction
- ^ https://www.anandtech.com/show/12096/samsung-starts-10lpp-mass-production
- ^ https://www.anandtech.com/show/13329/samsung-foundry-updates-8lpu-for-2019
- ^ Катресс, Ян (26 июля 2021 г.). «Дорожная карта Intel до 2025 года: с 4 нм, 3 нм, 20 А и 18 А?!» . АнандТех . Проверено 27 июля 2021 г.
- ^ «В каких продуктах используется 10-нм процессор Intel? Раскрыты тайны SuperFin и 10++» .
- ^ «Intel подробно описывает усовершенствованный 10-нм узел FinFET компании Cannonlake, претендующий на полное превосходство над конкурентами» . 28 марта 2017 года. Архивировано из оригинала 30 марта 2017 года . Проверено 30 марта 2017 г.
- ^ «Международная технологическая дорожная карта для полупроводников 2.0, исполнительный отчет, издание 2015 г.» (PDF) . Проверено 27 декабря 2018 г.
- ^ Джонс, Скоттен (25 февраля 2024 г.). «14 нм, 16 нм, 10 нм и 7 нм – что мы знаем сейчас» .
- ^ «Qualcomm Snapdragon 835: первый по 10-нм техпроцессу» .
Процесс Samsung 10LPE
- ^ «Процесс литографии 10 нм» . викичип .
- ^ Джонс, Скоттен (25 февраля 2024 г.). «Эксклюзивно: GLOBALFOUNDRIES раскрывает подробности 7-нм техпроцесса» .
- ^ Шилов, Антон. «Технологический процесс 8LPP от Samsung сертифицирован и готов к производству» . www.anandtech.com .
- ^ Меллор, Крис (13 апреля 2020 г.), «Почему DRAM застряла в 10-нм ловушке» , blocksandfiles.com
- ^ Шилов, Антон (21 марта 2019 г.), «Samsung разрабатывает меньшие по размеру кристаллы DDR4 с использованием 10-нм техпроцесса третьего поколения» , www.anandtech.com
- ^ Samsung разрабатывает первую в отрасли 10-нм DRAM третьего поколения для приложений памяти премиум-класса (пресс-релиз), Samsung, 25 марта 2019 г.
- ^ Samsung анонсирует первую в отрасли EUV DRAM с поставкой первого миллиона модулей (пресс-релиз), Samsung, 25 марта 2020 г.
- ^ Чхве, Чондон (18 февраля 2021 г.), «Разборка: DRAM Samsung D1z с EUV-литографией» , www.eetimes.com
- ^ Micron представляет первую в отрасли технологию 1α DRAM (пресс-релиз), Micron, 26 января 2021 г.
Предшественник 14 нм | МОП-транзисторов Процессы производства | Преемник 7 нм |