החוק של מור במעבר

אם אי פעם היינו זקוקים לאישור כי המעבר לשלב הבא בחוק מור נעשה קשה יותר, ההכרזה של אינטל בשבוע שעבר כי שבבי ה- 10 ננומטר יעוכבו עד שהמחצית השנייה של 2017 כנראה הוכיחה את המקרה. עם זאת, מהודעות שפרסמו לאחרונה משורה של חברות אחרות בכנס סמיקון ווסט בשבוע שעבר עולה כי הדיווחים על מות החוק הוגזמו מאוד.

מנכ"ל אינטל, בריאן קרזניץ ', הודיע ​​על איחור של 10 ננומטר במהלך שיחת הרווחים ברבעון השני. בעבר היו צפויים לשבבים לקראת סוף השנה הבאה או תחילת 2017. בינתיים, קו 14 ננומטר השני של החברה - מעבד הליבה מהדור השישי המכונה Skylake - היה מוסמך וצריך להתחיל משלוח ברבעון הזה (בעקבות הצגת הראשון מוצרים של 14 ננומטר, המכונים ברודוול, בגרסה יחידה בסוף השנה שעברה, ובאופן נרחב יותר מוקדם יותר השנה). על פי Krzanich, תהיה עוד משפחת שבבים של 14 ננומטר המכונה Kaby Lake, שנבנתה באמצעות ארכיטקטורת Skylake עם כמה שיפורי ביצועים, אשר אמורה לצאת למחצית השנייה של 2016, בעוד שהמוצר הראשון של 10 ננומטר, המכונה Cannonlake, אמור להגיע כעת ל המחצית השנייה של 2017.

נזכיר כי המעבר מ- 22nm ל- 14nm התעכב באופן דומה, כאשר Krzanich ציין את הקושי בליטוגרפיה ואת מספר הצעדים הרב-דפוסיים הנחוצים בעת מעבר לכל צומת חדש כגורם לעיכוב. הוא ציין כי אינטל מניחה שבבי 10 ננומטר לא ייוצרו בטכנולוגיית ליטוגרפיה אולטרה סגולה (EUV), מה שהופך את זה לפרק הזמן הארוך ביותר בייצור שבבים ללא מעבר לצורת ליטוגרפיה מתקדמת יותר.

בסך הכל, לדבריו, אינטל מניחה כעת כי ייקח 2.5 שנים בין צמתים לתהליכים (שימו לב כי אינטל שלחה את שבבי ה- "Ivy Bridge" הראשונים של 22nm בתחילת 2012).

Krzanich המשיך ואמר שכאשר אינטל עוברת מ- 10nm ל- 7nm, הם "תמיד ישאפו לחזור לשנתיים" בין הצמתים. והוא אמר כי אינטל תפקח על הבשלות של EUV, על שינויים במדע החומרים ועל המורכבות של המוצר בעת קבלת החלטת העיתוי שלה.

TSMC חוזר על 10nm בתחילת 2017

אם כל מה שמרמז על החוק של מור הוא מאט, החדשות מבתי היציקה של מוליכים למחצה, המייצרים שבבים לחברות מוליכים למחצה מוליכים כמו Qualcomm, MediaTek ו- Nvidia, מצביעות על כך שהדברים מזרזים. או לפחות שהם סוגרים קצת את הפער עם אינטל.

טייוואן Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC), בית היציקה הגדול בעולם, מסרה כי היא הייתה בדרך למשלוח 10 ננומטר ברבעון הראשון של 2017. TSMC אמרה כי החלה בייצור נפח של מעבדי FinFET 16nm הראשונים שלה ברבעון השני, כאשר המשלוחים החלו זה חודש. (המשמעות היא משלוחים ללקוחות TSMC ולא למשתמשי קצה; עדיין לא ראינו שבב כזה שנשלח במוצר הסופי, אם כי אנו צופים כי בחודשים הקרובים.)

מנכ"ל משותף של TSMC, מארק ליו, אמר כי תהליך ה -10 ננומטר שלו נמצא במסלול עם משלוח מוצרים אמיתי בתחילת 2017. לדבריו, החלקים של 10 ננומטר יהיו מהירים יותר ב -15% באותה הספק מוחלט, או שישתמשו בכוח של 35% פחות באותה מהירות, עם יותר מאשר להכפיל את צפיפות השער של תהליך ה -16 ננומטר.

אם כל זה יקרה, מוצרים שיוצרו בתהליך 10nm של TSMC עשויים להגיע לשוק רבע בערך לפני אלו שנעשו בתהליך 10nm של אינטל, שיהפוך מהפך גדול בענף. עם זאת, שים לב כי TSMC הודיעה על עיכובים בעבר: לפני קצת יותר משנה, היא אמרה שהיא מצפה כי ייצור סיכון של 10 ננומטר יתחיל בסוף 2015, וציטט יעדי מהירות וכוח כוחניים יותר.

בתוך כך, בית היציקה השבדי הגדול והמוביל, סמסונג, אמרה כי תחל בייצור המוני של שבבי 10 ננומטר עד סוף 2016. סמסונג העבירה את המוצר FinFET הראשון בן 14 ננומטר, Exynos 7 Octa, מוקדם יותר השנה בטלפוני ה- Galaxy S6 שלה. זה היה רק ​​מעט לאחר המשלוחים הראשונים של אינטל בנפח 14 ננומטר (אם כי שני התהליכים שונים במקצת), שינוי גדול מהתקופה בה הייתה אינטל מובילה ארוכה בטכנולוגיית התהליכים.

סמסונג אישרה גם את טכנולוגיית ה -14 ננומטר שלה ל- GlobalFoundries, שאמרה כי היא תהיה ברמת הנפח של טכנולוגיית ה- 14nm בהמשך השנה. בין לקוחות GlobalFoundries נמנים AMD, הטוענת כי היא מתכננת להפעיל טכנולוגית FinFET של 14nm במוצרים שונים במהלך 2016, ולאחרונה רכשה את עסק ייצור השבבים של יבמ.

GlobalFoundries מציעה 22nm FD-SOI

GlobalFoundries מתכננת גם להציע פיתרון שונה בשם 22nm FD-SOI (סיליקון-על-מבודד מלא) שהוכרז בשבוע שעבר. בתהליך זה משתמשים בטרנזיסטורים מישוריים קונבנציונליים, ולא ב- FinFETs תלת-ממדיים, אך כאן הם מפיקים על רקיק מסוג אחר המכונה SOI. GlobalFoundries טוען כי בגישה זו היא יכולה לייצר שבבים המספקים ביצועים טובים יותר והספק נמוך יותר מתהליך מישורי 28 ננומטר הנפוץ במחיר דומה (ועלות נמוכה בהרבה מ FinFETs של 14 ננומטר, הדורשים מעברים רבים יותר באמצעות ליטוגרפיה לטבילה של 193 ננומטר). GlobalFoundries אומר כי התהליך מביא לגודל של 20% קטן יותר למות לעומת 28 ננומטר.

בעוד שהמומחה אומר ש- FinFET מספקים ביצועים רבים יותר ונחוצים ביישומים מסוימים, הוא מאמין שהתהליך החדש מתאים גם לשווקים ניידים, אינטרנט של דברים, RF ורשתות רשת. בהשוואה למוצרי FinFET בגודל 14nm, GlobalFoundries טוענת כי התהליך דורש כמעט 50% פחות שכבות ליטוגרפיה טבליות, מה שיפחית את העלות.

גם סמסונג מתכננת הצעה של FD-SOI, אם כי ב 28 ננומטר.

בהמשך הזרם, יבמ ושותפיה הודיעו לאחרונה כי הם מייצרים שבבי בדיקה של 7 ננומטר במעבדה, אם כי כמובן שיש דרך ארוכה בין המעבדה לייצור הנפח.

Semicon West מציג כלים חדשים

העתיד של ייצור השבבים היה גם נושא בכנס Semicon West בשבוע שעבר, בו דנו יצרני ציוד לייצור מוליכים למחצה על ההתקדמות שעשו עם הטכנולוגיה החדשה.

נראה שיש הסכמה כללית לגבי מפת הדרכים ההיגיון, אף כי התזמון אינו ברור. השלב הבא עשוי להיות מעבר לחומרים אלטרנטיביים, בפרט לחומרים חדשים בערוץ (כמו אלה המשמשים את IBM בשבב הבדיקה 7nm), כמו סיליקון גרמניום (SiGE) ואינדיום גליום ארסניד (InGaAs). המחשבה היא שחומרים כאלה יאריכו את השימוש בעיצובים של FinFET למשך כמה דורות נוספים, ואז התעשייה עשויה לעבור למבנה טרנזיסטור חדש לחלוטין, אולי לטרנזיסטורים מסביב לשער המכונים לפעמים ננו-חוטים, אי שם סביב הצומת 5 ננומטר.

בליטוגרפיה, ASML אמרה כי היעד שלה לציוד EUV הוא 1, 000 וופלים ליום בזמינות של 50%, וכי הוא עדיין נמצא ביעד שיהיה EUV מוכן לייצור 7nm, אם כי ישמש רק לחמש עד 10 שכבות קריטיות. וליטוגרפיה של 193 ננומטר עדיין תעשה את עיקר העבודה. לאחר שהודיעה מוקדם יותר כי לקוח אמריקני ללא שם - שהניח כי הוא כמעט אינטל על ידי כל הצופים - הסכים לרכוש 15 כלי ליטוגרפיה של EUV, ASML אישרה כי אינטל רכשה למעשה שש מערכות, עם שתיים שתועברנה השנה.

בעוד שרוב הדיון בחוק מור עסק בשבבי היגיון, יש לציין שגם שבבי זיכרון נמצאים במעבר. התכווצות DRAM האטה באופן דרמטי. רוב היצרנים נמצאים כעת במעבר ל- 20nm DRAM ונשאר אולי עוד דור אחד או שניים להמשיך. כל התקדמות נוספת בצפיפות או בעלויות תצטרך להגיע מיכולות ייצור נוספות, גדלי רקיק גדולים יותר (450 מ"מ), ערמת שבבי תלת מימד (קוביות זיכרון היברידיות), או אולי בסופו של דבר סוג חדש של זיכרון כמו MRAM.

בזיכרון הבזק של NAND המצב מעט שונה. זיכרון הפלאש של NAND כבר נמצא מתחת ל -20 ננומטר וכמו DRAM, הוא פועל מחוץ לחדר בכדי לקבוע מידה רבה יותר, אך במקרה זה יש אלטרנטיבה ברורה. הנושא החם הוא 3D NAND, המשתמש בכמה שכבות של תאי זיכרון המופקים בסרטים דקים ואחידים מאוד. הגדלים של התכונות של התאים הנפרדים כבר לא צריכים להיות קטנים כל כך (הם נעשים רגועים לסביבות 40-50 ננומטר), אך הצפיפות ממשיכה להתרחש - פוטנציאל לטראביט על שבב - על ידי הוספת שכבות נוספות. הליטוגרפיה הרבה יותר קלה, אך היא דורשת כלים מתקדמים יותר ברמה האטומית לצורך הפקדה ותחריט מערכי זיכרון אלה.

סמסונג כבר נמצאת בייצור נפח, וה- NAND הדור השני שלה עם 32 שכבות יכול לארוז עד 128 ג'יגה-בייט (16 ג'יגה-בייט) על שבב יחיד. השבוע הכריזה סמסונג על דור חדש של כונני SSD ארגוניים של 6 ג'יגה-סיביות, שיכולים לאחסן עד 3.86 טרה-בתים של נתונים בגודל 2.5 אינץ ', תוך שימוש בשבבי 128GB. גם ברית Micron / Intel וגם SK Hynix צפויים להתחיל בייצור המוני של 3D NAND בהמשך השנה. מיקרון ואינטל טוענים כי הטכנולוגיה שלהם בפער האוויר תאפשר להם לייצר שבבים צפופים יותר, החל מ- 256 ג'יגה-בייט ו -384 ג'יגה-בתים, ואילו SK Hynix מתכננת להשתמש ב -36 שכבות, ואחריה 48 שכבות בשנה הבאה, בכדי להגדיל את הצפיפות. טושיבה וסאנדיסק יבואו מתישהו בשנה הבאה. בסמייקון ווסט, חברות הציוד אמרו שהמעבר ל- 3D NAND מתרחש מהר יותר מהצפוי, ועל פי הערכות, 15 אחוז מהקיבולת של העולם על ידי ביטים יועברו בסוף השנה.