Як визначаються технологічні вузли?

Ми багато говоримо про вузли процесів у wfoojjaec, але ми не часто посилаємось на те, що технічний вузол технічно. З 10-метровим вузлом Intel, що рухається до виробництва, я помітив сприйняття в розмовах навколо цієї проблеми та плутанину щодо того, чи TSMC та Samsung мають виробничу перевагу перед Intel (і, якщо вони будуть, то якою великою перевагою вони володіють).

Довгий час довжина затвора (довжина затвора транзистора) та напіввисота (половина відстані між двома однаковими ознаками на мікросхемі) відповідали назві вузла технологічного вузла, але останній раз це було правдою в 1997 році. pitch продовжував узгоджувати назву вузла протягом декількох поколінь, але більше не пов'язаний з ним у будь-якому практичному сенсі. Насправді минуло дуже багато часу, коли наше геометричне масштабування вузлів процесора насправді збігалося з тим, як виглядатиме крива, якби ми змогли продовжувати зменшення розмірів функцій.

Якби ми досягли вимог до геометричного масштабування, щоб імена вузлів та фактичних розмірів функцій синхронізувалися, ми б занурилися нижче 1 нм виготовлення шість років тому. Цифри, які ми використовуємо для позначення кожного нового вузла, - це лише цифри, які вибирають компанії. Ще в 2010 році ITRS (детальніше про них на мить) назвав відро для виробництва технологічного чану, скинутого на кожному вузлі, що дозволяє "еквівалентне масштабування". Коли ми наближаємось до кінця шкали нанометрів, компанії можуть почати посилатися на ангстреми замість нанометрів, або ми можемо просто почати використовувати десяткові крапки. Коли я почав працювати в цій галузі, було набагато частіше бачити, як журналісти посилаються на технологічні вузли в мікронах замість нанометрів - 0,18 мікрон або 0,13 мкм, наприклад, замість 180 нм або 130 нм.

Як фрагментарний ринок

Виробництво напівпровідників передбачає величезні капітальні витрати та велику кількість довгострокових досліджень. Середня тривалість часу між введенням нового паперового технологічного підходу та досягненням широкомасштабного комерційного виробництва складає близько 10-15 років. Десятиліття тому індустрія напівпровідників визнала, що було б на користь усім, якщо існуватиме загальна дорожня карта для впровадження вузлів та розмірів функцій, на які будуть спрямовані ці вузли. Це дозволило б забезпечити широкий одночасний розвиток усіх фрагментів головоломки, необхідних для виведення нового ринку на ринок. Протягом багатьох років ITRS - Міжнародна дорожня карта технологій для напівпровідників - публікувала загальну дорожню карту для галузі. Ці дорожні карти розтягнулися на 15 років і встановили загальні цілі для ринку напівпровідників.

ITRS публікувався з 1998-2015 років. З 2013-2014 рр. ITRS реорганізувався в ITRS 2.0, але незабаром визнав, що сфера його мандату, а саме - надати «основну орієнтир в майбутньому дослідникам університетів, консорціумів та промисловості для стимулювання інновацій у різних галузях технологій ”Вимагала від організації різко розширити сферу своєї діяльності та охоплення. ITRS було звільнено, і була створена нова організація під назвою IRDS - Міжнародна дорожня карта пристроїв та систем - з набагато більшим мандатом, що охоплює більш широкий набір технологій.

Цей зсув в області застосування та фокусу відображає те, що відбувається у виробництві ливарної галузі. Причина, по якій ми припинили прив’язувати довжину воріт або розмір півкроку до розміру вузла, полягає в тому, що вони або припинили масштабування, або почали масштабувати набагато повільніше. Як альтернатива, компанії інтегрували різні нові технології та виробничі підходи, щоб дозволити продовжувати масштабування вузлів. На 40/45 нм такі компанії, як GF та TSMC, представили занурювальну літографію. Подвійний малюнок був представлений на 32 нм. Виробництво воріт було характерним для 28 нм. FinFET були введені Intel на 22 нм, а решта галузі на рівні 14/16 нм.

Компанії іноді впроваджують функції та можливості в різний час. AMD і TSMC представили занурювальну літографію на 40/45 нм, але Intel чекала, поки 32 нм використає цю техніку, вирішивши спочатку розгорнути подвійне малювання. GlobalFoundries і TSMC почали використовувати подвійний малюнок більше на 32/28 нм. TSMC використовував конструкцію останнього заходу на 28 нм, тоді як Samsung і GF використовували технологію спочатку. Але оскільки прогрес стає повільнішим, ми бачимо, що компанії сильніше схиляються до маркетингу з більшим набором визначених «вузлів». Замість водоспадів над досить великим числовим простором (90, 65, 45) компанії, такі як Samsung, запускають вузли які знаходяться прямо один на одного, чисельно кажучи:

Я думаю, ви можете стверджувати, що ця стратегія продукту не дуже зрозуміла, оскільки немає способу визначити, які саме вузли технологічних процесів розвиваються варіантами попередніх вузлів, якщо вам не підходить діаграма. Але багато вибухів у назвах вузлів - це в основному маркетинг.

Чому люди заявляють, що Intel 7nm та TSMC / Samsung 10nm є рівнозначними?

Хоча назви вузлів не прив’язані до якогось конкретного розміру функції, а деякі функції припинили масштабування, виробники напівпровідників все ще знаходять способи вдосконалення ключових показників. Наведена нижче діаграма виведена з WikiChip, але вона поєднує відомі розміри функцій для 10-нм-вузлової Intel з відомими розмірами функцій для TSMC та 7-нм-вузла Samsung. Як бачите, вони дуже схожі:

Графа дельта 14 нм / дельта 10 нм показує, наскільки кожна компанія зменшила ту чи іншу функцію в порівнянні з попереднім вузлом. Intel та Samsung мають більш жорсткий мінімальний крок металу, ніж TSMC, але комірки SRAM високої щільності TSMC менші, ніж у Intel, що, ймовірно, відображає потреби різних клієнтів у тайваньському ливарному виробництві. Осередки Samsung тим часом навіть менші, ніж у TSMC. Однак, в цілому, 10-нм процес Intel відповідає багатьом ключовим показникам, як TSMC, так і Samsung називають 7-нм.

Окремі мікросхеми все ще можуть мати функції, що відходять від цих розмірів через певні цілі дизайну. Інформація, яку виробники надають на цих номерах, є типовою очікуваною реалізацією на даному вузлі, не обов'язково точною відповідністю для будь-якого конкретного чіпа.

Були питання про те, наскільки ретельно 10nm + процес Intel (який використовується для Ice Lake) відображає ці цифри (які, на мою думку, були опубліковані для Cannon Lake). Це правда, що характеристики очікування для 10nm-вузла Intel, можливо, дещо змінилися, але 14nm + було також коригуванням з 14nm. Intel заявила, що все ще орієнтується на 2,7-кратний коефіцієнт масштабування на 10 нм по відношенню до 14 нм, тому ми зупинимося на будь-яких спекуляціях щодо того, як 10 нм + може дещо відрізнятися.

Потягнувши все це разом

Найкращий спосіб зрозуміти значення нового технологічного вузла - це розглядати його як парасольовий термін. Коли ливарник говорить про розгортання нового технологічного вузла, те, що вони говорять, зводиться до цього:

«Ми створили новий виробничий процес із меншими можливостями та більш жорсткими допусками. Для досягнення цієї мети ми інтегрували нові технології виготовлення. Ми називаємо цей набір нових технологій виготовлення технологічним вузлом, оскільки нам потрібен парасольовий термін, який дозволяє нам зафіксувати ідею прогресу та покращених можливостей ».

Будь-які додаткові запитання по темі? Відкинь їх нижче, і я відповім на них.

Читати далі

Звіт: Intel побудує DG2 на TSMC на «Покращеному» 7-нм вузлі

Подейкують, що Intel будує свій майбутній графічний процесор DG2 на TSMC, на ще не названому 7-нм процесі.

Як визначаються вузли процесу?

Ми багато говоримо про технологічні вузли на wfoojjaec, але ми не завжди детально визначаємо, як визначаються вузли чи як вони відрізняються між виробниками. Давайте це виправимо.

Intel може змінити його нумерацію вузлів процесу, щоб вирівняти з TSMC, Samsung

Як повідомляється, Intel розглядає зміни до того, як він повідомляє про те, що він має розмір вузлів. Це може бути гарна ідея.

Micron Ships First DRAM, виготовлений на його 1-му-альфа-вузлі

Мікрон тепер доставляє свою першу нову оперативну пам'ять, побудований на його 1 альфа-технологічному вузлі, з удосконаленням 40 відсотків у відновленні бітової щільності та споживання енергії до 20 відсотків.