„Eu“ pažadai ir iššūkiai „globalfoundries“

Viena iš priežasčių, kodėl aš taip suintrigavau apsilankyti „GlobalFoundries“ anksčiau šį mėnesį, buvo galimybė pamatyti savo vietoje esančią EUV litografijos mašiną ir išgirsti apie tai, kaip įmonė ketina ja naudotis.

Neilgai trukus turėjau galimybę apsilankyti Konektikuto gamykloje, kurioje ASML gamina daugelį komponentų tokiai EUV mašinai. Šiose milžiniškose priemonėse naudojama labai kaušeliu skleidžiama ultravioletinė (EUV) šviesa, kuri nubrėžia labai mažų lustų savybes, ir tai yra vieni sudėtingiausių aparatų pasaulyje. Jie yra skirti pakeisti dabar įprastas panardinamąsias litografijos mašinas, kurios naudoja šviesą, kurios bangos ilgis yra 193 nm, kai kuriuose lustų gamybos proceso sluoksniuose.

Apibendrinant, EUV mašina yra nepaprastai sudėtinga. Kaip aiškino „GlobalFoundries“ technologijos tyrimų viceprezidentas George'as Gomba, procesas prasideda 27 kilovatų galios CO2 lazeriu, kuris išmetamas per pluošto transportavimo ir fokusavimo sistemą ant mažų alavo lašelių (maždaug 20 mikronų skersmens), kuriuos gamina lašelių generatorius. plazminiame inde. Pirmasis impulsas išlygina lašelį, o antrasis jį garina, sukurdamas lazeriu pagamintą plazmą (LPP). Iš plazmos skleidžiami EUV fotonai surenkami specialiu veidrodžiu, kuris atspindi 13, 5 nm bangos ilgio šviesą, o spinduliuotė perduodama į tarpinį fokusavimo tašką, kur jis patenka į skaitytuvą, ir pro kaukę projicuojamas ant silicio plokštelės. „Gomba“, dirbantis ne „Albany Nanotech“ gamykloje, teigė, kad nuo 2013 m. Dirba su EUV priešprodukcinėmis sistemomis ir dabar tikisi, kad EUV bus visiškai pagaminta „GlobalFoundries“ iki 2019 m. Antrosios pusės.

Šios priemonės yra tokios sudėtingos, kad norint paruošti gamybą, reikia mėnesių darbo. Įmonės „Fab 8“ Maltoje, Niujorke, mačiau pirmuosius du įdiegtus EUV įrankius; vienas yra beveik baigtas, o kitas yra gaminamas, ir dar yra vietos dar dviem.

Gauti EUV įrankius pačiame pastate buvo sudėtinga operacija. Pagrindinis užpildas pirmiausia buvo užplombuotas; tada lubose buvo sumontuotas kranas, o pastato šone išpjauta skylė, kad nauja masyvi sistema būtų perkelta į vidų. Tada, be abejo, jis turėjo būti prijungtas prie kitų gamykloje esančių įrankių. Tai apėmė darbą tiek su antriniu fabu, kuris turėjo būti nustatytas šaltinio įrankiui, sukuriančiam procese naudojamą lazerį, tiek ir pačiam švariame kambaryje. Visa tai turėjo būti padaryta išlaikant likusį odelį visu greičiu.

Tomas Caulfield, SVP ir „Fab 8“ generalinis direktorius, palygino tai su „širdies operacijų atlikimu bėgiojant maratoną“.

EUV statusas ir tai, ką dar reikia išspręsti

Gary Pattonas, „GlobalFoundries“ pasaulinio MTTP ir SVP atstovas, teigė, kad „7nm“ šiemet rizikuos „Fab 8“, o visa produkcija - kitais metais, naudojant panardinamąją litografiją ir keturračių modelį, bet ne „EUV“. Daugialypis piešimas užtrunka ilgiau, nes jis apima daugiau žingsnių, ir problemų gali kilti dėl labai tikslaus suderinimo, kurio reikia kiekviename žingsnyje, tačiau šios litografijos priemonės yra įprastos, gerai suprantamos ir parengtos šiandien. Vėliau planuojama pasiūlyti 7 nm proceso versiją naudojant naujus EUV įrankius.

EUV „šiandien dar nepasirengęs“, teigė Pattonas, nurodydamas šaltinio galios, atsparių medžiagų ir kaukių problemas, ypač kuriant tinkamą dubens dugną (plona plėvelė, einanti per kaukę ar tinklainę.)

Šiuo metu EUV aparatai nėra tokie greiti. Vienas inžinierius paaiškina, kad jie gali pagaminti apie 125 plokšteles per valandą, palyginti su maždaug 275 plokštelėmis per valandą panardinant litografiją. Jie iš tikrųjų gali sutaupyti laiko, nes jei procesas sumažina kelių raštų leidimų skaičių, tai ne tik taupo litografijos, bet ir ėsdinimo bei paruošimo veiksmus. Taigi, EUV iš tikrųjų turėtų kainuoti mažiau, kai bus parengtas, - sakė Caulfieldas.

Gomba pažymėjo, kad idėja yra ne tik sumažinti 3 ar 4 optinės litografijos sluoksnius, bet ir sumažinti daugybę kitų žingsnių, nes tarp kiekvieno litografijos žingsnio vaflyje taip pat yra ėsdinimas ir kitoks apdorojimas. Pasak Gomba, tikslas yra sumažinti ciklo laiką iki 30 dienų.

Kertinis taškas tikriausiai yra keturkampis, tačiau daug kas priklauso nuo derliaus (kuris turėtų būti pagerintas, nes EUV litografijos žingsniai turėtų būti mažiau kintami nei kelių panardinimo litografijos žingsnių) ir ciklo laiko pagerėjimas. EUV taip pat turėtų suteikti galimybę lustų dizaineriams veikti daug mažiau ribojančiomis sąlygomis.

Tačiau jis taip pat pažymėjo, kad dar reikia išspręsti keletą klausimų, ypač kai tai susiję su duburiu. Kitas inžinierius paaiškino, kad EUV naudojama 13, 5 nm spinduliuotė sugeria beveik viską, todėl mašinos vidus turi būti vakuumas. Naudojant EUV, didžioji jėgos dalis neišeina iš tinklainės (kaukės), o šildo. Granulės padeda apsaugoti kaukę, tačiau dar reikia nuveikti, kad būtų padidintas šviesos srautas, sklindantis per dubenį (perdavimas), taip pat dubens ilgaamžiškumas. Tai savo ruožtu turės įtakos pralaidumui, taip pat kaukių ilgaamžiškumui ir visos mašinos veikimo laikui.

Todėl, Pattono teigimu, bendrovė iš pradžių pasiūlys 7 nm ilgio susiaurėjimą su EUV, kuris daugiausia bus naudojamas kontaktams ir vaizdo įrašams palaikyti. Vien tik tai gali padidinti tankį nuo 10 iki 15 procentų be didelių investicijų į dizainą. Pattonas sakė, kad kai problemos bus išspręstos, EUV gali ir bus naudojama dar daugelyje sluoksnių. (Joelis Hruska iš „ ExtremeTech“ , kuris taip pat dalyvavo kelionėse, čia turi daugiau informacijos.)

Pattonas pažymėjo, kad ASML turėtų gauti „didžiulį kreditą“ už EUV pastūmimą tiek, kiek turi, ir teigė, kad tai yra „neįtikėtinas inžinerijos bruožas“. Paklaustas, ar „GlobalFoundries“ iš tikrųjų yra įsipareigojęs vykdyti EUV, Caulfield atsakė, kad įmonė padarė 600 milijonų dolerių investiciją, o tai reiškia „turi tai padaryti“.

FDX ir ateities žetonų kūrimo planas

Plataus masto diskusijose apie mikroschemų gaminimo kryptį Pattonas, kuris ilgą karjerą praleido dirbdamas prie lustų technologijos IBM, paaiškino, kaip keičiasi koncepcija, kai artėjame prie Moore'o įstatymo pabaigos. Jis pažymėjo, kad pirmaisiais mikroschemų gamybos metais buvo kalbama apie plokščią silicio CMOS mastelį. Tada, 2000–2010 m., Pagrindinis dėmesys buvo skiriamas naujoms medžiagoms; dabar daugiausiai dėmesio skiriama 3D tranzistoriams („FinFET“, kurie šiandien naudojami daugelyje pažangiausių procesų) ir 3D krovimui.

Pasak jo, iki 2020 m. Pasieksime atominių matmenų ribas, todėl turėsime sutelkti dėmesį į kitus inovacijų kūrimo būdus, įskaitant naujus tranzistorių (pvz., Nanodavinius, kurie pakeičia FinFET) projektavimo būdus, naujo tipo substratus (tokius kaip „Fully“ Silpna silikono izoliatoriuje technologija „GlobalFoundries“ vystosi); arba naujus sistemos lygio integracijos lygius (pvz., pažangias pakuotes, silicio fotoniką ir įdėtą atmintį).

Pattonas teigė, kad „GlobalFoundries“ turi du planus, kuriais ji dirba. Pirmasis yra pagrįstas dabartine „FinFET“ technologija ir yra skirtas didelio našumo įrenginiams. „GlobalFoundries“ tai reiškia, kad reikia pereiti nuo dabartinio 14 nm proceso prie proceso, kurį jis vadina 12 nm, peržiūros, o vėliau šiais metais - prie to, kas vadinama 7 nm. Pattonas teigė, kad tai turėtų geriausiai tikti mobiliųjų aplikacijų procesoriams ir didelio našumo procesoriams bei GPUS. „GlobalFoundries“ pažada iki 40 procentų pagerinti įrenginio našumą ir 60 procentų sumažinti bendrą galią, palyginti su 14 nm procesu. Lygiai taip pat įtikinamai, ji turėtų sumažinti štampo sąnaudas maždaug nuo 30 iki 45 procentų, palyginti su ankstesne karta.

Šioje gairių dalyje „GlobalFoundries“ eina panašiu keliu, palyginti su konkuruojančių įmonių, tokių kaip TSMC ar „Samsung“, gairėmis.

Tačiau kalbant apie kitas programas, bendrovė sutelkia dėmesį į tai, ką ji vadina FDX, savo prekės ženklu, kuriame yra visiškai išeikvota silicio ant izoliatoriaus technologija. Tai yra plokštuminė technologija, reiškianti, kad joje nenaudojami 3D tranzistoriai, o Pattonas teigė, kad ji teikia ekonomiškesnį sprendimą žemos ir vidutinės pakopos mobiliesiems procesoriams, taip pat daiktų interneto ir daugelio automobilių procesoriams. programos. Kai kurie šios srities tyrimai vyksta Maltoje, FDX procesas dažniausiai organizuojamas Drezdene, Vokietijoje. Dabartinis šio proceso darbas yra tai, ką „GlobalFoundries“ vadina savo 22 nm ilgio FDX mazgu; tai planuojama pereiti prie 12 nm proceso kitais metais.

Caulfieldas pažymėjo, kad „susitraukimo nepakanka“ ir kad pereiti prie kito mazgo „GlobalFoundries“ taip pat turi pasiūlyti daugiau našumo ir suteikti realios vertės klientams. Jis pažymėjo, kad įmonė praleido 20nm, o kiti vadina 10nm, kad sutelktų dėmesį į 7nm, ir teigė, kad šis mazgas siūlo nuo 30 iki 45 procentų mažesnes išlaidas, palyginti su 14nm, kurį šiek tiek atsveria poreikis daugiau kaukių papildomiems veiksmams, kurių reikalauja daugialypės terpės, modeliavimas.

Caulfield pažymėjo, kad daugiau nei pusė įmonės pajamų išlieka senesniems proceso mazgams, tokiems kaip 28 ir 40 nm mazgai. Firmos Singapūro gamykla orientuojasi į 40 nm ir senesnius procesus, o Drezdenas gamina 22 nm ir senesnius. Tuo tarpu Maltoje viskas sutelkta į 14 nm ir naujesnius procesus.

„Caulfield“ teigė, kad 7 milijonų kartų bendrovė nori būti „greita pasekėja“, o FDX nori būti „žlugdančiu“ veiksniu rinkoje.

Pattonas pažymėjo, kad „GlobalFoundries“ parodė 7 nm bandomąjį lustą 2015 m., Kurį jis sukūrė kartu su partneriais IBM ir „Albany NanoTech Complex“. 5nm kompanija kalbėjo apie nanoskopus ar visus aplink esančius tranzistorius ir apie vidinį modulio ryšį, naudojant silicio interfektorius naudojant 2, 5D ir 3D lustų pakuotes, kad būtų galima sujungti skirtingus štampo ir hibridinės atminties kubelius. Su savo partneriais ji pademonstravo 5 nm bandomąjį lustą pernai.

Daugelį metų buvau sužavėtas tuo, kiek sugebėjo pagerinti drožlių pramonė. Sunku galvoti apie dar vieną pramonės šaką, kuri perėjo taip greitai ir greitai, o įrankių gamintojų, tokių kaip ASML, ir tokių gerbėjų, kaip „GlobalFoundries“, darbas yra tiesiog neįtikėtinas. Iššūkiai, su kuriais jie susiduria įgyvendindami dar greitesnius lustus ir tankesnius dizainus, yra vis sunkesni, tačiau mano vizitas man priminė ir susijusių pažangiausių procesų sudėtingumą, ir pažangą, kurią mes ir toliau matome.

Kaip tikėtina, kad rekomenduosite PCMag.com?