Технологический процесс (электронная литографическая промышленность, техпроцесс ,мкм, nm /нм; tecnology node, process tecnology — eng . ) – свод норм для изготовления полупроводниковых (п /п ) микросхем. В частности, самой важной характеристикой является размер полупроводниковых элементов, которые состоят из , ключей, и других элементов.

Измеряются эти элементы в микронах (мкм , микрометр) и нанометрах (нм , nm ). Чем меньше базовые элементы, тем лучше их характеристики.

Преимущества более «тонкого» техпроцесса:

· Меньшее тепловыделение . Получается это за счёт уменьшения размеров дорожек, разводки, затворов и требуемых токов для нормального функционирования. Также из-за меньших токов утечки.

· Большее количество транзисторов , которые можно «упаковать» в одном и том же пространстве более компактно, и создавать чипы меньше. При этом более технологичные, с большим количеством элементов.

· Меньшее потребление энергии. Чем меньше элементы, тем меньшие токи нужны для управления ими.

· Меньшая стоимость производства. Чем меньше чипы по размеру, тем больше чипов можно разместить на полупроводниковых пластинах. Это увеличивает количество готовых продуктов при тех же затратах.

Этапы производства микрочипов:

1. Сначала выращивают кристаллический кремний и формируют его форму для распиливания на круглые пластины.

3. Далее следует эпитаксиальное нанесение равномерного слоя подобного подложке вещества на атомном уровне, которое служит как фундамент и выравнивающий, общий уровень . Так же применяется маскирующий слой , который защищает нанесённый слой атомов кремния от воздействий на следующих этапах.

4. Следующий шаг – фотолитография . Под действием специального излучения с разной длинной волн , на поверхности пластины, появляются химические маркеры, которые войдут в реакцию с последующими активными веществами.

5. Химическим методом и методом диффузии , под действием активных веществ (фосфор , бор ), образуются p — и n — области, микро-переходы и желобки , которые станут будущими элементами.

6. Следует фотолитографическая обработка в слое оксида определённых участков, которая даст маркеры (легированные участки) для нанесения металлических элементов (разводка, контакты), методом вакуумного металлизирования. Излишки металла удаляются, а тот который нанесён правильно, термически закрепляют (впаивают). Таким образом, образуются готовые элементы микрочипа.

7. Нанесение, нужного количества уровней диэлектрика и металла с последующей фотолитографией и обработкой (слоёв может быть сколько угодно, всё зависит от допустимой высоты). Над самым верхним слоем, наносятся несколько слоёв металла и диэлектрика для защиты и правильного рассеивания тепла.

8. Пассивация пластины, тесты, нарезка на микрочипы, монтаж на корпус процессора и соединение выводов, отбраковка.

Место производства, чистые комнаты.

Для производства микросхем, применяются специальные «чистые комнаты » с фильтрами и статическими механизмами для удержания мелких частиц пыли, волос, пуха & etc . Так как даже пылинка, попавшая на микрочип в процессе производства, может нарушить его работу , не говоря уже о волосах и пухе.

Перед входом, рабочие надевают специальные костюмы , очки и шапки, а также проходят специальные процедуры очистки .

К тому же все сотрудники дышат через специальные фильтры, чтобы полностью исключить источники инородных объектов.

Самые крупные мощности литографических производств имеются у крупнейших компаний подрядчиков: и . Крупную долю на мировом рынке производства микрочипов имеет Intel , но компания занимается производством чипов только для своих нужд. Возможно в будущем данный подход изменится. Дружественным компаниям, Intel всё же оказывает контрактные услуги, но в основном только акционерам.

Компания Intel , первой планирует запустить производство микрочипов с применением трёхмерных транзисторов (3G, FinFET ).

С переходом на всё более тонкий техпроцесс, производителям приходится вкладывать всё больше средств на разработку методов реализации нового техпроцесса. Также уходит больше времени на строительство новых фабрик для производства.

Поэтому, многие производители объединяются в группы и совместно вкладывают средства в разработку техпроцессов и строительство новых фабрик.

В сокращении издержек, также помог бы переход на более крупные пластины 450 мм , но это потребует строительства большинства фабрик с нуля и производства совершенно нового оборудования, что затратно. Переход планируется в 2012-13 году.

Привет, друзья! Возможно, погружаясь в тематику компьютерного железа, вы встречали такое понятие как техпроцесс видеокарты, что это такое, на что влияет и какой из них лучший, расскажу в сегодняшней публикации. Все готово, поехали.)

Где там транзисторы

Любой процессор состоит из огромного количества микроскопических транзисторов – что ЦП, что графический чип. Однако транзисторы здесь не совсем привычные – например, не такие, как в радиоприемнике. Реализованы они на куске кремния, из которого состоит процессор.

Сегодня размеры этих компонентов измеряются уже в нанометрах – одной миллиардной части метра – например, 40 нм, 22 нм или 16 нм. Чем меньше цифра, тем тоньше техпроцесс и тем больше транзисторов умещается на той же площади кристалла.

Вообще, техпроцессом называется совокупность действий оборудования по изготовления какой-либо детали, в нашем случае микросхемы. Однако применительно к процессорам и графическим чипам такое обозначение – разрешение печатного оборудования, которое создает компоненты на поверхности кристалла.

Как узнать техпроцесс конкретной детали? Он всегда указан в сопроводительной документации.

Однако учитывайте, что во многих интернет-магазинах, в характеристиках товара этого параметра нет, поэтому при заказе комплектующих, необходимо уточнять детали у консультанта. Как вариант, можно узнать эту информацию на официальном сайте производителя.

Влияние техпроцесса

Технологии делаются все совершеннее, позволяя уменьшить техпроцесс, увеличив тем самым количество транзисторов на одной и той же площади. Что значит это в практическом плане?
Увеличение количества транзисторов позволяет увеличить количество логических блоков и тем самым производительность процессора при тех же физических размерах. Как вариант, можно не изменять количество транзисторов, но уменьшить размеры компонента.

При уменьшении размеров транзисторов, снижается тепловыделение и энергопотребление. Благодаря этому, можно увеличить количество ядер процессора без риска перегрева, что негативно сказывается на производительности. Особенно это актуально для лэптопов и планшетов – да, в крутых моделях тоже установлены видеокарты, созданные по тому же принципу.

Переход на новый, более совершенный техпроцесс, требует от производителя железа проведения фундаментальных исследований, разработки нового оборудования, его создания и обкатки.

По этой причине новые модели центральных и графических процессоров стоят чрезвычайно дорого. Но за то, чтобы быть на гребне волны прогресса, никаких денег не жалко, не правда ли?

Также хочу акцентировать внимание на том, что обкатка нового техпроцесса происходит не сразу, и поэтому первые партии новых комплектующих могут получиться откровенно неудачными.

При увеличении площади кристалла, сложность только возрастает. Увы, лепить многоядерные процессоры по новой технологии вот так «с лету», не получится – никто не хочет работать себе в убыток и разбираться потом с возмущенными покупателями.

Дальнейшие перспективы

Некоторые из вас, вероятно, подумали, что развитие технологий – дело времени, и техпроцесс можно уменьшать до бесконечности. Увы, это не совсем верно. Физические свойства материи имеют определенные рамки, и со временем настанет тот предел, меньше которого создавать транзисторы, попросту не получится.
Вот только каким будет их размер и когда это будет – пока не совсем понятно. Вполне вероятно, что к тому времени изобретут какую-нибудь принципиально иную технологию, а процессоры на основе кремниевого кристалла канут в Лету, как это случилось с ламповой электроникой.

Надеюсь, исходя из вышеизложенного, вам уже понятен ответ на вопрос: 14 нм или 28 нм – что лучше. Если я не вполне понятно излагал свои мысли, то лучше 14 нм, однако стоят, созданные по такому техпроцессу компоненты, дороже.

А вообще, чтобы разобраться, какой девайс вам лучше купить при сборке или апгрейде компа, советую ознакомиться с публикациями « » и « ». О том, где лучше покупать комплектующие для системного блока, вы можете почитать .

В качестве возможного варианта, советую обратить внимание на видеокарты серии 1060 – например, ASUS GeForce GTX 1060 DUAL OC . За приемлемую цену вы сможете с комфортом обрабатывать видеоролики и запускать новые игры (правда, некоторые из них не на максимальных, а на средних настройках качества графики). На ближайшие несколько лет такого девайса, вам хватит с головой, я это гарантирую.

На этом я с вами прощаюсь. Не забудьте поставить лайк репосту этой статьи в социальных сетях. Также на новостную рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений моего чрезвычайно полезного блога.

Этапы технологического процесса

Пластина монокристаллического кремния с готовыми микросхемами

Технологический процесс производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (микропроцессоров , модулей памяти и др.) включает нижеследующие операции.

• Механическую обработку полупроводниковых пластин - получают пластины полупроводника со строго заданной геометрией, нужной кристаллографической ориентацией (не хуже ±5 %) и классом чистоты поверхности. Эти пластины в дальнейшем служат заготовками в производстве приборов или подложками для нанесения эпитаксиального слоя.
• Химическую обработку (предшествующую всем термическим операциям) - удаление механически нарушенного слоя полупроводника и очистка поверхности пластины. Основные методы химической обработки: жидкостное и газовое травление, плазмохимические методы. Для получения на пластине рельефа (профилирование поверхности) в виде чередующихся выступов и впадин определённой геометрии, для вытравливания окон в маскирующих покрытиях, для проявления скрытого изображения в слое экспонированного фоторезиста , для удаления его заполимеризированных остатков, для получения контактных площадок и разводки в слое металлизации применяют химическую (электрохимическую) обработку.
• Эпитаксиальное наращивание слоя полупроводника - осаждение атомов полупроводника на подложку, в результате чего на ней образуется слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки. При этом подложка часто выполняет лишь функции механического носителя.
• Получение маскирующего покрытия - для защиты слоя полупроводника от проникновения примесей на последующих операциях легирования . Чаще всего проводится путём окисления эпитаксиального слоя кремния в среде кислорода при высокой температуре.
• Фотолитография - производится для образования рельефа в диэлектрической плёнке.
• Введение электрически активных примесей в пластину для образования отдельных p- и n-областей - нужно для создания электрических переходов, изолирующих участков. Производится методом диффузии из твёрдых, жидких или газообразных источников, основными диффузантами в кремний являются фосфор и бор .

Термическая диффузия - направленное перемещение частиц вещества в сторону убывания их концентрации: определяется градиентом концентрации. Часто применяется для получения введения легирующих примесей в полупроводниковые пластины (или выращенные на них эпитаксиальные слои) для получения противоположного, по сравнению с исходным материалом, типа проводимости, либо элементов с более низким электрическим сопротивлением. Ионное легирование (применяемое при изготовлении полупроводниковых приборов с большой плотностью переходов, солнечных батарей и СВЧ-структур) определяется начальной кинетической энергией ионов в полупроводнике и выполняется в два этапа:

1. в полупроводниковую пластину на вакуумной установке внедряют ионы
2. производится отжиг при высокой температуре

В результате восстанавливается нарушенная структура полупроводника и ионы примеси занимают узлы кристаллической решётки.

• Получение омических контактов и создание пассивных элементов на пластине - с помощью фотолитографической обработки в слое оксида, покрывающем области сформированных структур, над предварительно созданными сильно легированными областями n + - или p + -типа, которые обеспечивают низкое переходное сопротивление контакта, вскрывают окна. Затем, методом вакуумного напыления всю поверхность пластины покрывают слоем металла (металлизируют), излишек металла удаляют, оставив его только на местах контактных площадок и разводки. Полученные таким образом контакты, для улучшения адгезии материала контакта к поверхности и уменьшения переходного сопротивления, термически обрабатывают (операция вжигания). В случае напыления на материал оксида специальных сплавов получают пассивные тонкоплёночные элементы - резисторы, конденсаторы, индуктивности.
• Добавление дополнительных слоев металла (в современных процессах - около 10 слоев), между слоями располагают диэлектрик (англ. inter-metal dielectric , IMD) со сквозными отверстиями.
• Пассивация поверхности пластины. Перед контролем кристаллов необходимо очистить их внешнюю поверхность от различных загрязнений. Более удобной (в технологическом плане) является очистка пластин непосредственно после скрайбирования или резки диском, пока они ещё не разделены на кристаллы. Это целесообразно и потому, что крошки полупроводникового материала, образуемые при скрайбировании или надрезании пластин, потенциально являются причиной появления брака при размалывании их на кристаллы с образованием царапин при металлизации. Наиболее часто пластины очищают в деионизированной воде на установках гидромеханической (кистьевой) отмывки, а затем сушат на центрифуге, в термошкафу при температуре не более 60° C или инфракрасным нагревом. На очищенной пластине определяются дефекты вносимые операцией скрайбирования и разламывания пластин на кристаллы, а также ранее проводимых операциях - фотолитографии, окислении, напылении, измерении (сколы и микротрещины на рабочей поверхности, царапины и другие повреждения металлизации, остатки оксида на контактных площадках, различные остаточные загрязнения в виде фоторезиста, лака, маркировочной краски и т.п.).
• Тестирование неразрезанной пластины. Обычно это испытания зондовыми головками на установках автоматической разбраковки пластин. В момент касания зондами разбраковываемых структур измеряются электрические параметры. В процессе маркируются бракованные кристаллы, которые затем отбрасываются. Линейные размеры кристаллов обычно не контролируют, так как их высокая точность обеспечивается механической и электрохимической обработкой поверхности (толщина) и последующим скрайбированием (длина и ширина).
• Разделение пластин на кристаллы - механически разделяет (разрезанием) пластину на отдельные кристаллы.
• Сборка кристалла и последующие операции монтажа кристалла в корпус и герметизация - присоединение к кристаллу выводов и последующая упаковка в корпус, с последующей его герметизацией.
• Электрические измерения и испытания - проводятся с целью отбраковки изделий, имеющих несоответствующие технической документации параметры. Иногда специально выпускаются микросхемы с «открытым» верхним пределом параметров, допускающих впоследствии работу в нештатных для остальных микросхем режимах повышенной нагрузки (см., например, Разгон компьютеров).
• Выходной контроль (англ. ), завершающий технологический цикл изготовления устройства весьма важная и сложная задача (так, для проверки всех комбинаций схемы, состоящей из 20 элементов с 75 (совокупно) входами, при использовании устройства работающего по принципу функционального контроля со скоростью 10 4 проверок в секунду, потребуется 10 19 лет!)
• Маркировка , нанесение защитного покрытия, упаковка - завершающие операции перед отгрузкой готового изделия конечному потребителю.

Для выполнения требований электронной производственной гигиены строят особо чистые помещения («чистые комнаты»), в которых люди могут находиться только в специальной одежде

Технологии производства полупроводниковой продукции с субмикронными размерами элементов основана на чрезвычайно широком круге сложных физико-химических процессов: получение тонких плёнок термическим и ионно-плазменным распылением в вакууме, механическая обработка пластин производится по 14-му классу чистоты с отклонением от плоскостности не более 1 мкм, широко применяется ультразвук и лазерное излучение , используются отжиг в кислороде и водороде, рабочие температуры при плавлении металлов достигают более 1500 °C, при этом диффузионные печи поддерживают температуру с точностью 0,5 °C, широко применяются опасные химические элементы и соединения (например, белый фосфор).

Всё это обусловливает особые требования к производственной гигиене, так называемую «электронную гигиену», ведь в рабочей зоне обработки полупроводниковых пластин или на операциях сборки кристалла не должно быть более пяти пылинок размером 0,5 мкм в 1 л воздуха. Поэтому в чистых комнатах на фабриках по производству подобных изделий все работники обязаны носить специальные комбинезоны. . В рекламных материалах Intel спецодежда работников получила название bunny suit («костюм кролика») .

Техпроцессы более 100 нм

3 мкм

3 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1979 году Intel . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 3 мкм.

1,5 мкм

1,5 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому Intel в 1982 году. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 1,5 мкм.

0,8 мкм

0,8 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в конце 1980-х - начале 1990-х годов компаниями Intel и IBM .

• Intel 80486 (1989 год)
• MicroSPARC I (1992 год)
• Первые Intel P5 Pentium на частотах 60 и 66 МГц (1993 год)

0,6 мкм

Техпроцесс, достигнутый производственными мощностями компаниями Intel и IBM в 1994-1995 годах.

• 80486DX4 CPU (1994 год)
• IBM/Motorola PowerPC 601, первый чип архитектуры PowerPC
• Intel Pentium на частотах 75, 90 и 100 МГц
• МЦСТ-R100 (1998 г., 0,5 мкм, 50 МГц)

0,35 мкм

350 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1997 году ведущими компаниями-производителями микросхем, такими как Intel, IBM, и TSMC . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,35 мкм.

• МЦСТ-R150 (2001 г., 150 МГц)

0,25 мкм

250 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1998 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,25 мкм.

слоев металла до 6. минимальное количество масок 22

0,18 мкм

180 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1999 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,180 мкм.

слоев металла до 6-7. минимальное количество масок 22-24

• AMD Athlon XP (Palomino)
• Intel Pentium III (Coppermine)

0,13 мкм

130 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 2000-2001 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 130 нм.

• Intel Celeron Tualatin-256 - октябрь 2001
• Intel Pentium M Banias - март 2003
• Intel Pentium 4 Northwood - январь 2002
• Intel Celeron Northwood-128 - сентябрь 2002
• Intel Xeon Prestonia и Gallatin - февраль 2002
• AMD Athlon XP Thoroughbred, Thorton и Barton
• AMD Athlon MP Thoroughbred - август 2002
• AMD Athlon XP-M Thoroughbred, Barton и Dublin
• AMD Duron Applebred - август 2003
• AMD K7 Sempron Thoroughbred-B, Thorton и Barton - июль 2004
• AMD K8 Sempron Paris - июль 2004
• AMD Athlon 64 Clawhammer и Newcastle - сентябрь 2003
• AMD Opteron Sledgehammer - июнь 2003
• МЦСТ Эльбрус 2000 (1891BM4Я) - июль 2008
• МЦСТ-R500S (1891ВМ3) - 2008, 500 МГц

Техпроцессы менее 100 нм

Данные в этой статье приведены по состоянию на 2011 год.

90 нм (0,09 мкм)

90 нм - техпроцесс, соответствующий уровню полупроводниковой технологии, которая была достигнута к -2003 годам . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 90 нм.

• Intel Pentium 4 (Prescott)
• МЦСТ-4R (готовится к выпуску, 4 ядра, 1 ГГц)
• AMD Turion 64 X2 (мобильный)

65 нм (0,065 мкм)

65 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2004 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 65-70 нм.

• Intel Pentium 4 (Cedar Mill) – 2006-01-16
• Intel Pentium D 900-series – 2006-01-16
• Intel Core – 2006-01-05
• Intel Xeon – 2006-03-14

• AMD Turion 64 X2 (мобильный)
• AMD Turion 64 X2 Ultra (мобильный)

• STI Cell – PlayStation 3 – 2007-11-17
• Microsoft Xbox 360 "Falcon" CPU – 2007–09
• Microsoft Xbox 360 "Opus" CPU – 2008
• Microsoft Xbox 360 "Jasper" CPU – 2008–10
• Microsoft Xbox 360 "Jasper" GPU – 2008–10
• Sun UltraSPARC T2 – 2007–10
• OMAP 3 – 2008-02

50 нм (0,050 мкм)

50 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2005 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 50 нм.

45 нм (0,045 мкм)

45 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2007 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 45 нм. Для микроэлектронной промышленности стал революционным, так как это был первый техпроцесс, использующий технологию high-k/metal gate (HfSiON/TaN в технологии компании Intel), для замены физически себя исчерпавших SiO 2 /poly-Si

• AMD Phenom II X2, X3, X4, X6
• XCGPU (APU от GlobalFoundries , с 2010)

32 нм (0,032 мкм)

32 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2010 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 32 нм. Осенью 2009 компания Intel находилась на этапе перехода к этому новому техпроцессу . С начала 2011 начали производится процессоры по данному техпроцессу.

28 нм (0,028 мкм)

• Многоядерные процессоры Snapdragon фирмы Qualcomm .

22 нм (0,022 мкм)

22 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к - гг. ведущими компаниями - производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 22 нм . 22-нм элементы формируются при литографии путем экспонирования маски светом длиной волны 193 нм

Техпроцесс атомарного уровня

Учёные нашли способ создания рабочего транзистора , размер которого соответствует лишь одному атому . Исследователи из Университета Южного Уэльса в Австралии смогли создать и управлять технологией на основе атома фосфора , тщательно размещённого на полупроводниковом кристалле . Результаты, как сообщается, приведут к созданию техпроцессов атомарного уровня примерно к 2020 году и могут лечь в основу будущих квантовых компьютеров .

См. также

• Международный план по развитию полупроводниковой технологии (ITRS) - набор плановых документов мировых лидеров полупроводниковой промышленности, для международного планирования производства, исследований и соответствия технологий и техпроцессов в рамках индустрии.

Литература

• Готра З. Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. - Львов: Каменяр , 1986. - 287 с.
• Бер А. Ю., Минскер Ф. Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М: «Высшая школа», 1986. - 279 с.

Ссылки

• Тасит Мурки. Закон Мура против нанометров. Всё, что вы хотели знать о микроэлектронике, но почему-то не узнали… // ixbt.com

Примечания

1. В качестве средств индивидуальной защиты применяют спецодежду, изготовленную из металлизированной ткани (комбинезоны, халаты, передники, куртки с капюшонами и вмонтированными в них защитными очками)

   - В. М. Городилин, В. В. Городилин §21. Излучения, их действия на окружающую среду и меры борьбы за экологию. // Регулировка радиоаппаратуры. - Издание четвёртое, исправленное и дополненное. - М .: Высшая школа, 1992. - С. 79. - ISBN 5-06-000881-9

2. Миниатюрность и чистота
3. Intel Museum – From Sand to Circuits
4. Intel 32nm Logic Technology (англ.)
5. процессоры Intel по 32-нм технологии
6. New Details on Intel’s Upcoming 32nm Logic Technology (англ.)

За прошедшие недели уже неоднократно поднималась тема 10-нм техпроцесса Intel, с которым пока не все хорошо. Совсем недавно и перенесла массовый выпуск процессоров для настольных ПК и серверов на 2019 год.

На неделе прошла ежегодная встреча акционеров Intel, на которой CEO Брайану Кржаничу (Brian Krzanich) пришлось отвечать на ряд неприятных вопросов. Конечно, только что был объявлен , но графический блок у него выключен. Первым процессором с активированным iGPU, по всей видимости, станет .

Intel заверила инвесторов, что задержки 10-нм техпроцесса не скажутся на планах внедрения следующего 7-нм техпроцесса. В нем будут использоваться технологии, апробированные на 14- и 10-нм техпроцессах. Но частично Intel перейдет на глубокий ультрафиолет EUV/EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography). Intel будет использовать новое оборудование литографии, которое поставляет сторонний производитель, ожидания от него весьма большие:

"С 7-нм техпроцессом мы перейдем на новое оборудование литографии, которое позволит намного легче создавать намного меньшие элементы. И данный шаг как раз дает существенную разницу между 10- и 7-нм техпроцессами.

7-нм техпроцесс будет больше похож на наши традиционные технологические инновации в прошлом, поэтому большинство проблем, с которыми мы столкнулись с 10-нм техпроцессом, в случае 7-нм техпроцесса удастся обойти. Мы внимательно отслеживаем наш прогресс по внедрению 7-нм техпроцесса, и пока что мы довольны темпами перехода на 7 нм."

Intel намеревается как можно быстрее нормализовать 10-нм техпроцесс, после чего планово перейти на 7 нм.

10 нм не везде одинаковы

На данный момент Intel массово производит процессоры по 14-нм техпроцессу, но компания планирует как можно быстрее перейти на 10 нм. После чего будет внедрен 7-нм техпроцесс. Между тем конкуренты не спят: TSMC уже , что позволило TSMC заявить о лидерстве по сравнению с Intel. GlobalFoundries, еще один контрактный производитель, на данный момент поставляет кристаллы AMD по 14- и 12-нм техпроцессу. Samsung также говорит о 7 и 5 нм. И контрактные производители, и производители с собственными мощностями стали буквально соревноваться за лидерство по минимальному техпроцессу. Однако один показатель, подобный 16, 14, 10 или 7 нм, не отражает других характеристик техпроцесса. Здесь нужно учитывать такие параметры, как Fin Pitch, Min Metal Pitch, Cell Height и Gate Pitch.

Важной характеристикой остается число транзисторов на квадратном миллиметре. Intel всегда была весьма амбициозной в данном отношении. При переходе с 20- на 14-нм техпроцесс, с 14- на 10-нм и с 10- на 7-нм ставится цель в виде увеличения плотности расположения транзисторов в упаковке чипа. При переходе с 14- на 10-нм Intel поставила цель добиться увеличения в 2,7 раза, вероятно, с этим тоже связаны нынешние трудности Intel. Чтобы несколько снизить требования к техпроцессу, Intel уменьшила целевую плотность, которая теперь должна повыситься в 2,4 раза.

Если принять во внимание характеристики TSMC и Intel, 5-нм техпроцесс CLN5 получит повышение плотности в 1,8 раза по сравнению с 7-нм CLN7FF. Intel планирует добиться повышения плотности в 2,4 раза при переходе с 10 нм на 7 нм. В результате TSMC будет размещать 147 млн. транзисторов на мм² при производстве 5 нм, а Intel - 242 млн. транзисторов на мм² при производстве 7 нм. Так что техпроцесс Intel в данном отношении намного более совершенный.

Так что все же нельзя сказать, что TSMC, Samsung или GlobalFoundries на шаг опережают Intel.

Мы недавно как раз разбирали тему . Число, которым производители характеризуют техпроцесс, больше не играет существенной роли. Следует учитывать другие параметры производства.

Сравнение техпроцессов

	Intel 14 нм	Intel 10 нм	TSMC 10 нм	Samsung 10 нм
Fin Pitch	42/45 нм	34 нм	35,1 нм	46,8 нм
Min Metal Pitch	52 нм	36 нм	44 нм	48 нм
Cell Height	399 нм	272 нм	330 нм	360 нм
Gate Pitch	70 нм	54 нм	44 нм	48 нм
Fin Hight	42/46 нм	53 нм	42,1 нм	48,6 нм
Fin Width	8/7 нм	7 нм	5,4 нм	5,9 нм
6T-SRAM	69.167/70.158 нм²	-	40.233 нм²	49.648 нм²

• Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
• Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
• Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
• Fin Width: толщина ребер

Одно можно сказать точно: производителям будет все сложнее переходить на меньшие техпроцессы. Intel по каким-то причинам испытывает проблемы с 10-нм техпроцессом, но переход на глубокий ультрафиолет EUV станет серьезным препятствием для всех производителей. Можно долго спорить насчет того, продолжится исполняться закон Мура или нет. Но производителям приходится вкладывать миллиарды долларов на новые технологические линии производства, причем затраты продолжают расти. Intel недавно сообщила о том, что вложила $5 млрд. в модернизацию завода Fab 28 в Израиле.

Корпорация IBM создала технологию производства чипов с топологией 5 нанометров. Предыдущий минимум, 7 нм, был анонсирован два года назад. В производстве сейчас используется и топология 10 нм, но эта технология еще не слишком распространена. По 10 нм технологии, в частности, изготавливаются чипы Snapdragon 835, которые установлены в Samsung Galaxy S8.

По мнению специалистов, 5 нм чипы смогут значительно снизить энергопотребление устройств, поскольку такие процессоры потребляют на 75% меньше энергии, а вот производительность их на 40% выше, чем у большинства текущих мобильных чипов, изготовленных по 14 нм техпроцессу. Таким образом, в автономном режиме новые устройства смогут работать в 2-3 раза дольше, чем сейчас.

5 нм технология - плод совместных трудов IBM с компаниями Samsung и GlobalFoundries. Дело в том, что корпорация сейчас сама не производит чипы, а GlobalFoundries и Samsung могут лицензировать технологию. По мнению представителей всех компаний-партнеров, в массовое производство технология отправится к 2020 году, тогда же на рынке и начнут появляться новые чипы. В электронике пока что превалируют 14 нм чипы, выпуск которых начался 2-3 года назад.

Разработчики приняли решение использовать новый тип транзисторов, которые объединяются в кремниевые нанолисты. Электроны при этом посылаются через четыре затвора. Наиболее совершенные на данный момент транзисторы типа FinFET, которые массово используются на современном рынке, используют три затвора. Скорее всего, технология FinFET останется и в 7-нм чипах, хотя со временем она уйдет, поскольку ее нельзя масштабировать геометрически. Об этом заявил вице-президент по исследованиям полупроводниковых технологий IBM Research Мукеш Харе (Mukesh Khare).

«Выход за пределы 7 нм - это очень важно. Это важно и в конструктивном плане, и в том, что сейчас возможно собрать вместе все больше транзисторов. Так что мы можем говорить о 5 нм процессе», - заявил Харе. Чем выше плотность размещения транзисторов в микросхеме, тем выше скорость прохождения сигналов между ними, соответственно, тем выше и скорость выполнения различных задач таким чипом.

Для производства новинки, скорее всего, будет использоваться технология фотолитографии в глубоком ультрафиолете (extreme ultraviolet lithography, EUV). Эта же технология использовалась для создания тестовых 7 нм чипов. Ширина нанолистов в случае использования этого метода может регулироваться. А точная настройка очень важна при производстве чипов. Этого нельзя достичь, используя FinFET.

Новое достижение чрезвычайно важно как для общества, так и для бизнеса. «Для бизнеса и сообщества важны когнитивные и облачные вычисления, которые будут совершенствоваться с появлением новых достижений в полупроводниковых технологиях», - заявил Арвинд Кришна, руководитель IBM Research. Он говорит, что именно поэтому IBM активно продвигает новые типы архитектур и материалы, которые раздвигают границы возможностей производства.