Bendras platformos technologijos forumas: lustų gamyba 14 nm ir mažesnėje zonoje

Vakar dalyvavau bendrame platformos technologijų forume, kur IBM, „Globalfoundries“ ir „Samsung“ pristatė technologiją, kurią ateityje naudos lustų gamyboje. Ši grupė, kurią iš pradžių įsteigė IBM paskirstyti savo lustų gamybos technologijas, iš esmės imasi pagrindinio proceso, kurį sukūrė IBM ir jo partneriai, tada perkelia jį į „Globalfoundries“ ir „Samsung“ didelės apimties gamybai.

Čia yra svarbiausi dalykai:

Panašu, kad bus plėtojama 14 nm „FinFET“ proceso technologija (kuriant 3D tipo tranzistorius), greičiausiai, kai liejyklos pradės gaminti 2014 m., O produktai, kurių pagrindą sudaro gamyba, pasirodys iki 2015 m. („Intel“ jau siunčia „FinFET“, kurį ji vadina). „Tri-Gate“ tranzistoriai, 22 nm ilgio, tačiau „Intel“ skiriasi tuo, kad pirmiausia yra savo klientas, turintis vieną pagrindinį dizainą, o liejyklos turi palaikyti daug platesnį klientų ratą.) Atminkite, kad šio proceso „Common Platform“ versija, kaip anksčiau aptarė „Globalfoundries“, „FinFET“ technologija „priekiniame gale“ derinama su tuo pačiu „fonu“, kaip ir jo 20 nm procesas.

Nors visi sutinka, kad kada nors ateityje bus reikalinga EUV (ekstremalių ultravioletinių spindulių) litografija, jos kūrimas užtrunka ilgiau ir susiduriama su daugiau problemų, nei tikėtasi. Dabar greičiausiai jis nebus naudojamas iki 7 nm gamybos ar dar vėliau.

Kai „Bendrosios platformos“ grupė kadaise kalbėjo apie tai, kad jos procesai būtų tapatūs visiems gamintojams, kad klientai galėtų lengvai pereiti iš vieno į kitą, dabar atrodo, kad pagrindinis dėmesys skiriamas pagrindinės proceso technologijos sukūrimui ir atskirų liejyklų („Globalfoundries“ ir „Samsung“) nuomai. pritaikykite juos savo klientams.

Perėjimas prie 20 nm ir 14 nanometrų gamybos nesumažins tiek tranzistoriaus išlaidų, kiek gamintojai tikėjosi iš naujų proceso mazgų. (Paprastai jūs gaunate dvigubai daugiau tranzistorių iš vieno mazgo - Mūro įstatymas - bet už šiek tiek didesnę kainą.) Bet 20 nm padidina daugiau išlaidų, nes pirmą kartą reikės „dvigubo modeliavimo“ litografijos, o 14 nm mazgo - bendrojo. Platformos partneriai, apie kuriuos kalbama, iš tikrųjų nėra visiškai susitraukę, nes jie naudoja 20 nm ilgio foną. Tačiau vadovai tikėjosi, kad artėjant 10 nm, grįš į normalią ekonomiką.

Čia yra keletas detalių:

Mike'as Cadiganas, „IBM Microelectronics“ viceprezidentas, papasakojo apie tai, kaip bendroji platforma vystėsi per pastaruosius 10 metų. Ji atėjo iš grupės, kuria siekiama sukurti alternatyvą liejyklų lyderiui TSMC, prie tos, kuriai dabar priklauso antrosios ir trečiosios liejyklos („Globalfoundries“ ir „Samsung Semiconductor“), remiantis technologijomis, kurias teikia IBM tyrimai ir kitos įmonės. Visų pirma, jis atkreipė dėmesį į naują puslaidininkių tyrimų ir plėtros įrenginį Albanyje, Niujorke, pastatytą kartu su valstybe ir partneriais, kur IBM dabar dirba su penkiais geriausiais įrangos tiekėjais tokiuose projektuose kaip EUV plėtra.

„Cadigan“ (aukščiau) užsiminė apie sunkumus pereiti prie naujos kartos technologijų. „Visi mes esame ant pakopos“, - sakė jis, tačiau pasiūlęs bendros platformos modelį jos nariams suteikia galimybę panaudoti narių ir jų partnerių atliktą darbą.

„Mūsų pramonė yra gyvybiškai svarbi visuomenei“, - sakė jis ir atkreipė dėmesį į tai, kaip silicis vairuoja viską, pradedant išmaniaisiais telefonais, baigiant savarankiškai vairuojančiais automobiliais ir baigiant naujomis sveikatos priežiūros priemonėmis.

Vėliau klausimų ir atsakymų sesijoje jis teigė, kad bėgant metams įvyko reikšmingų pokyčių, kaip Bendroji platforma veikia. Ankstesniame procese IBM sukūrė pagrindinę technologiją ir padėjo ją dirbti savo „East Fishkill“ gamykloje, o tada visą procesą perdavė savo partneriams. Dabar, pasak jo, kai IBM pradės veikti pagrindinės technologijos, ji eis tiesiai į „Globalfoundries“ ir „Samsung“ ir pagreitins laiką rinkoje.

„IBM“ sako, kad lustų gaminimas susiduria su dideliais netolygumais

Gary Pattonas, „IBM Semiconductor Research and Development Center“ viceprezidentas, gilinosi į technologiją ir aptarė iššūkius, su kuriais lustų gamintojai susidurs ateinančiais metais.

„Mes esame netolygumoje“, - sakė Pattonas (aukščiau), kurio lustų gaminimas iš esmės pasikeitė. Jis sakė, kad tai ne pirmas kartas, kai pramonė susiduria su tokiomis problemomis, ir tai nebus paskutinis. Pramonė pasiekė plokščių CMOS ir vartų oksido fizines ribas, todėl turėjo pereiti prie įtempto silicio ir didelio k / metalo vartų medžiagų. Dabar, pasak jo, mes esame prie planinių prietaisų ribos, todėl turime pereiti į „3D erą“, kalbant apie pačius tranzistorius (ty „FinFET“) ir pakuojant tokias sąvokas kaip lustų krovimas. Per kitą dešimtmetį, jo teigimu, mes pasieksime atominių matmenų ribą ir turėsime pereiti prie tokių technologijų kaip silicio nanodaviniai, anglies nanovamzdeliai ir fotonika.

Norint atlikti visą šį darbą, svarbu, kad liejyklos nebeveiktų kaip gamybos įmonės, o dirbtų su savo klientais ir įrankių tiekėjais projektavimo / technologijos „optimizavime“, kuriame procesas labiau panašus į „virtualų IDM“. “(Integruotas įrenginių gamintojas).

Pattonas palietė būtinybę tęsti tyrimus, kalbėdamas apie IBM tyrimų įrenginius Jorktovene, Almadeno mieste ir Ciuriche bei tai, kaip dvidešimt metų iš eilės IBM buvo suteikta daugiausia patentų. Jis taip pat kalbėjo apie partnerių svarbą, ypač atkreipdamas dėmesį į Albany Nanotech tyrimų infrastruktūrą, kuri buvo pastatyta bendradarbiaujant su Niujorko valstija ir Suny / Albany CNSE, kartu su Sematech ir daugybe medžiagų ir įrangos tiekėjų.

Daug jo kalbų buvo nukreipta į iššūkius, su kuriais susiduria EUV, kuriuos jis pavadino „didžiausiu pokyčiu litografijos pramonės istorijoje“. Jis pažymėjo, kad jei EUV bus pasirengęs eiti 7 nm atstumu, jis duos aiškesnius vaizdus ir tokiu būdu geriau atliks lustus nei kitos technologijos. Tačiau yra didelių iššūkių. Pirmiausia, EUV įrangai dabar priklauso tik 30 vatų energijos šaltinis ir ekonomiškai efektyviam gaminimui ji turi pasiekti 250 vatų galią. Tam reikės beveik dešimteriopai patobulinti. Kitas klausimas susijęs su EUV kaukės defektų valdymu.

Kaip jis aprašė procesą, jis atrodo beveik kaip mokslinė fantastika: jūs pradedate purškdami išlydytą alavą 150 mylių per valandą greičiu, pataikykite jį lazeriu į priešimpulsą, kad paskirstytumėte, pūskite kitu lazeriu, kad sukurtumėte plazmą, o tada atšokdami nuo veidrodžių, sukurkite tikrąjį šviesos pluoštą ir įsitikinkite, kad jis atsitrenkia į vaflinę tinkamame taške. Jis palygino tai su bandymu smogti beisbolui vieno colio zonoje į tą pačią stendų vietą 10 milijardų kartų per dieną.

IBM bendradarbiauja su litografijos gamintoju ASML ir šviesos šaltinių gamintoju Cymer (kurį ASML įsigyja), kad padėtų pagreitinti EUV pateikimą į rinką. Albanijoje esanti tyrimų bazė yra „kompetencijos centras“, o IBM dabar tikisi ten aprūpinti įrankiais iki balandžio mėn. Pattonas teigė, kad tai nebus paruošta 14 nm ar 10 nm, tačiau gali būti skirta 7 nm ar vėliau.

Tuo tarpu IBM daug dirba gerindama derlingumą, naudodama kelis modelius, kurie apima kelių kaukių naudojimą. 20 nm aukštyje tai apima dvigubą modeliavimą, kai modeliams sukurti naudojamos kelios kaukės. Tačiau norint, kad tai būtų efektyvu, reikia daug darbo, todėl IBM dirbo su įrankių projektavimo (EDA) pardavėjais, kad lustų dizaineriai galėtų paimti standartinį ląstelių projektavimo srautą arba sukurti pasirinktinį srautą, tačiau vis tiek būtų efektyvesni.

10 nm jis kalbėjo apie kitų metodų, tokių kaip vaizdo perdavimas iš šono į sieną (SIT) ir nukreiptą savarankišką surinkimą, naudojimą, kai chemija padeda išdėstyti tranzistorių. Idėja yra ta, kad vietoje keturgubo modeliavimo vis tiek galite atlikti dvigubą modelį, kuris turėtų būti daug pigesnis.

Pattonas taip pat praleido daug laiko kalbėdamas apie tai, kaip reikia naujų įrenginių struktūrų. Esami „FinFET“ kovoja dėl našumo ir kintamumo problemų, tačiau IBM siekia sukurti siauresnes juostas, kad pagerintų šias problemas.

Anot jo, esant 7 nm atstumui ir toliau, reikės naujų įrenginių konstrukcijų, tokių kaip silicio nanolaidai ir anglies nanovamzdeliai. Anglies nanovamzdeliai gali padėti dešimteriopai pagerinti galią ar našumą, tačiau jis turi savų iššūkių, tokių kaip poreikis atskirti metalą nuo puslaidininkinių anglies nanovamzdelių ir pastatyti jį reikiamoje lusto vietoje. Neseniai IBM paskelbė, kad dabar luste turi daugiau nei 10 000 darbinių anglies nanovamzdelių.

Kita interesų sritis yra jungčių gerinimas, o Pattonas teigė, kad nuo 4 nm iki 8 nm pramonė pereis prie nanofotonikos. Jis aptarė neseniai IBM parodytą mikroschemą, kurioje fotonika derinama su siliciu.

Galiausiai tikslas yra integruoti 3D ir fotoniką į vieną lustą. Pattonas baigė kalbėdamas apie mikroschemą, kurią jis norėtų pamatyti trimis plokštumais: vienas su logika su maždaug 300 branduolių; kitas su atmintimi (su 30 GB įdėto DRAM); ir kita fotoninė plokštuma, teikianti lusto optinį tinklą.

„Globalfoundries“ ir „Samsung“ 2014 m. Žada visišką 14 nm ilgio plokštelių gamybą

Tiek „Globalfoundries“, tiek „Samsung“ atstovai kalbėjo apie tai, kaip jie įveikė iššūkius, susijusius su perėjimu į 14 nm ir „FinFETs“.

Mike'as Noonenas, „Globalfoundries“ rinkodaros, pardavimų, kokybės ir dizaino viceprezidentas, papasakojo apie tai, kaip bendrovė šiais metais diegia mažos galios 20nm procesą. Ji jau paskelbė apie savo 14XM procesą, kuriame naudojami 14 nm „FinFET“ su ekonomiškesniu fonu. Jis sakė, kad „Globalfoundries“ tikisi, kad šiemet bus pagaminta 14 milijonų eurų, o visa „14XM“ proceso gamyba bus atlikta 2014 m. Pirmąjį pusmetį.

Be kita ko, Noonenas (aukščiau) kalbėjo apie partnerystę „14XM“, įskaitant bendradarbiavimą su „Synopsys“ projektavimo įrankiais, „Rambus“ sujungimams ir ARM su jo „Artisan“ fizine IP. Jis sakė, kad dviejų branduolių „Cortex-A9“ rodo, kad 14XM sumažėjo galia 62 proc. Arba 61 proc. Padidėjo našumas, palyginti su liejyklos 28SLP procesu.

Žvelgdama dar toliau, „Globalfoundries“ plečia savo „Fab 8“ Maltoje, Niujorke, ir tikisi, kad 2015 m. Antroje pusėje bus visiškai pagaminta 10 nm (10XM).

KH Kim, „Samsung Electronics“ vykdomasis viceprezidentas, vadovaujantis „Samsung“ liejyklų operacijoms, teigė, kad daugelis šios pramonės šakos žmonių skeptiškai vertina Bendrojo platformos aljanso požiūrį į „visų pirma“ principą aukštųjų / metalinių vartų gamyboje, tačiau tai buvo „Tikrai sėkmingai“ padėdami įmonei padidinti akumuliatoriaus veikimo laiką ir mobiliųjų procesorių našumą.

Bendrovė yra pasirengusi pasiūlyti 14 nm „FinFET“ technologiją, nes mažesnės nei 20 nm plokštumos technologijos negali užtikrinti priimtino našumo. Kim (aukščiau) teigė, kad yra trys pagrindiniai „FinFET“ technologijų iššūkiai: spręsti proceso variacijas, kanalo pločio problemas ir 3D modeliavimą bei išgavimą. Tačiau tarp „IBM“, „Samsung“ ir „Globalfoundries“ „Samsung“ turi daugiausiai patentų ir leidinių, susijusių su 3D technologijomis, taigi „Common Platform“ grupė sprendė šiuos iššūkius.

Visų pirma, Kim kalbėjo apie „ISDA ​​proceso plėtrą“, skirtą variacijai ir parazitiniam atsparumui spręsti; kuriant plėtros rinkinį dirbant su „UC Berkeley“, CMG ir įrankių pardavėjais „Synopsys“, „Cadence“ ir „Mentor Graphics“; ir licencijuoti IP iš ARM, „Synopsys“ ir „Analog Bits“, kad mikroschemų dizainams būtų lengviau sukurti 14 nm „System-on-Chip“ dizainus.

Dirbdamas su ARM ir „Cadence“, jis sakė, kad „Samsung“ sukūrė pirmuosius „Cortex-A7“ dizainus su „FinFETs“ ir yra pasirengusi pasiūlyti „FinFET“ savo klientams. Šie metai daugiausia yra patvirtinimo ir projektavimo metai, sakė Kim, o visa produkcija ateis kitais metais. Jis taip pat pažymėjo, kad „Samsung“ šiuo metu turi dvi liejyklas - S1 Korėjoje ir S2 Austine, Teksaso valstijoje. Tai yra Korėjoje statomas naujas 20–14 nanometrų gamybos plotas, kuris bus pradėtas eksploatuoti 2014 m. Pabaigoje arba 2015 m. Pradžioje.

Klausimų ir atsakymų sesijoje Cadigan svarstė perėjimo prie 450 mm plokštelių, skirtų gaminti lustą, klausimus, palyginti su 300 mm plokštelėmis, kurios dabar yra įprastos. Jis atkreipė dėmesį į naują konsorciumą, plėtojantį 450 mm technologiją Albanyje, Niujorke, ir sakė, kad kol dar nėra laiko ore, jis tikisi, kad pramonė priims 450 mm „paskutinę šio dešimtmečio pusę“. Jis teigė, kad tikisi, kad EUV pirmą kartą į rinką pateks po 350 mm, o netrukus po 450 mm.

Noonenas užbaigė šią sesiją vadindamas mikroschemų darymą „sudėtingiausiu verslu žmonijos istorijoje“ ir akivaizdu, kad tai apima daugybę nuostabių technologijų proveržių.