Как определяются узлы процесса?

Мы много говорим об узлах процесса в wfoojjaec, но мы не часто ссылаемся на то, что технически является узлом процесса. Поскольку 10-нм узел Intel движется к производству, я заметил, что в разговорах по этой проблеме возникло оживление, и возникла путаница относительно того, обладают ли TSMC и Samsung производственным преимуществом по сравнению с Intel (и, если они это сделают, то, насколько большим преимуществом они обладают).

Долгое время длина затвора (длина затвора транзистора) и половина шага (половина расстояния между двумя идентичными элементами в микросхеме) соответствовали имени узла процесса, но в последний раз это было правдой в 1997 году. pitch продолжало соответствовать имени узла в течение нескольких поколений, но больше не связано с ним в каком-либо практическом смысле. На самом деле, прошло очень много времени с тех пор, как наше геометрическое масштабирование процессорных узлов фактически соответствовало тому, как будет выглядеть кривая, если бы мы могли продолжать фактически уменьшать размеры объектов.

Если бы мы выполнили требования геометрического масштабирования, чтобы синхронизировать имена узлов и фактические размеры объектов, мы бы упали ниже 1 нм производства шесть лет назад. Числа, которые мы используем для обозначения каждого нового узла, являются просто числами, которые выбирают компании. Еще в 2010 году ITRS (подробнее о них чуть позже) называл технологическую корзину, сбрасываемую на каждом узле, как «эквивалентное масштабирование». По мере приближения к концу нанометровой шкалы компании могут начать обращаться к ангстремам вместо нанометров, или мы можем просто начать использовать десятичные точки. Когда я начинал работать в этой отрасли, было гораздо чаще видеть, как журналисты ссылаются на узлы процесса в микронах, а не в нанометрах - например, 0,18 микрона или 0,13 микрона вместо 180 или 130 нм.

Как рынок фрагментирован

Производство полупроводников связано с огромными капитальными затратами и большим количеством долгосрочных исследований. Средний промежуток времени между появлением в бумаге нового технологического подхода и появлением в промышленных масштабах порядка 10-15 лет. Несколько десятилетий назад полупроводниковая индустрия признала, что было бы выгодно всем, если бы существовал общий план действий для представлений узлов и размеров объектов, на которые эти узлы были бы ориентированы. Это позволило бы одновременно развернуть все части головоломки, необходимые для вывода нового узла на рынок. В течение многих лет ITRS - Международная технологическая дорожная карта для полупроводников - публиковала общую дорожную карту для отрасли. Эти дорожные карты растянулись на 15 лет и ставят общие цели для рынка полупроводников.

ITRS была опубликована в 1998-2015 гг. В 2013–2014 годах ITRS реорганизовалась в ITRS 2.0, но вскоре признала, что сфера ее полномочий - а именно, «обеспечить основной ориентир в будущем для университетов, консорциумов и отраслевых исследователей для стимулирования инноваций в различных областях технологии». »Потребовала, чтобы организация резко расширила охват и охват. ITRS была удалена, и была сформирована новая организация под названием IRDS - Международная дорожная карта для устройств и систем - с гораздо более широким мандатом, охватывающая более широкий набор технологий.

Это изменение в масштабах и фокусе отражает то, что происходит в литейной промышленности. Причина, по которой мы прекратили привязывать длину ворот или половину шага к размеру узла, заключается в том, что они либо перестали масштабировать, либо начали масштабировать гораздо медленнее. В качестве альтернативы компании внедрили различные новые технологии и производственные подходы, чтобы обеспечить непрерывное масштабирование узлов. На 40/45 нм такие компании, как GF и TSMC внедрили иммерсионную литографию. Двойной шаблон был введен в 32 нм. Ворота последнего производства были особенностью 28 нм. FinFET были введены Intel на 22 нм, а остальная часть отрасли на узле 14/16 нм.

Компании иногда вводят функции и возможности в разное время. AMD и TSMC представили иммерсионную литографию на скорости 40/45 нм, но Intel подождала до 32 нм, чтобы использовать эту технику, решив сначала развернуть двойной паттерн. GlobalFoundries и TSMC начали использовать двойной паттерн больше при 32 / 28нм. TSMC использовала конструкцию на уровне ворот до 28 нм, в то время как Samsung и GF использовали технологию на уровне ворот. Но по мере того, как прогресс становился все медленнее, мы видели, что компании все больше склоняются к маркетингу с большим набором определенных «узлов». Вместо того, чтобы падать на довольно большое числовое пространство (90, 65, 45), такие компании, как Samsung, запускают узлы которые находятся друг над другом, говоря численно:

Я думаю, что вы можете утверждать, что эта стратегия продукта не очень понятна, потому что невозможно определить, какие узлы процесса являются развитыми вариантами более ранних узлов, если у вас нет удобной диаграммы. Но большой взрыв в именах узлов в основном маркетинг.

Почему люди утверждают, что Intel 7nm и TSMC / Samsung 10nm эквивалентны?

Хотя имена узлов не привязаны к какому-либо конкретному размеру объекта, а некоторые функции перестали масштабироваться, производители полупроводников все еще находят способы улучшения ключевых показателей. Приведенная ниже диаграмма взята из WikiChip, но она объединяет известные размеры функций для 10-нм узла Intel с известными размерами функций для TSMC и 7-нм узла Samsung. Как видите, они очень похожи:

Колонка дельта 14 нм / дельта 10 нм показывает, насколько каждая компания масштабировала конкретную функцию по сравнению со своим предыдущим узлом. Intel и Samsung имеют меньшую минимальную металлическую подачу, чем TSMC, но ячейки SRAM с высокой плотностью TSMC меньше, чем у Intel, что, вероятно, отражает потребности различных клиентов на тайваньском литейном заводе. Ячейки Samsung, тем временем, даже меньше, чем у TSMC. В целом, однако, 10-нм процесс Intel соответствует многим ключевым показателям, как то, что и TSMC, и Samsung называют 7-нм.

Отдельные микросхемы могут все еще иметь особенности, которые отличаются от этих размеров из-за определенных целей дизайна. Производители предоставляют информацию об этих числах для типичной ожидаемой реализации на данном узле, не обязательно точного соответствия для любого конкретного чипа.

Были вопросы о том, насколько точно процесс Intel 10nm + (используемый для Ice Lake) отражает эти цифры (которые, я считаю, были опубликованы для Cannon Lake). Это правда, что ожидаемые спецификации для 10-нм узла Intel, возможно, изменились незначительно, но 14nm + также была корректировкой по сравнению с 14-нм. Intel заявила, что она все еще нацелена на коэффициент масштабирования 2,7x для 10 нм по сравнению с 14 нм, поэтому мы воздержимся от любых предположений о том, что 10 нм + может немного отличаться.

Все вместе

Лучший способ понять значение нового узла процесса - это рассматривать его как общий термин. Когда литейный завод говорит о развертывании нового узла процесса, то, что он говорит, сводится к следующему:

«Мы создали новый производственный процесс с меньшими характеристиками и более жесткими допусками. Для достижения этой цели мы внедрили новые технологии производства. Мы называем этот набор новых производственных технологий узлом процесса, потому что нам нужен общий термин, который позволит нам уловить идею прогресса и улучшенных возможностей ».

Есть дополнительные вопросы по теме? Оставьте их ниже, и я отвечу на них.

Читать далее

RISC-V делает шаг навстречу мейнстриму с платой SiFive Dev Board и высокопроизводительным процессором

RISC V продолжает завоевывать рынок, на этот раз с более дешевой и более полнофункциональной тестовой материнской платой.

VIA Technologies и Zhaoxin укрепляют связи с разработчиками процессоров x86

VIA и Zhaoxin углубляют свое стратегическое партнерство за счет дополнительной передачи интеллектуальной собственности, предназначенной для ускорения долгосрочной разработки продукта.

Intel представляет новые мобильные графические процессоры Xe Max для создателей контента начального уровня

Intel выпустила новый потребительский мобильный графический процессор, но у него очень специфический вариант использования, по крайней мере, на данный момент.

Что значит для рынка ПК, если Apple сделает самый быстрый процессор?

M1 SoC от Apple может иметь огромное влияние на рынок ПК. По прошествии 25 лет x86 может больше не быть самой производительной архитектурой ЦП, которую вы практически можете купить.