Όπως γνωρίζουμε, τον Μάρτιο του τρέχοντος έτους, η TSMC ξεκίνησε πιλοτικά την παραγωγή προϊόντων 5nm. Αυτό συνέβη στο νέο εργοστάσιο Fab 18 στην Ταϊβάν, για την απελευθέρωση διαλυμάτων 5nm. Η μαζική παραγωγή με τη διαδικασία 5nm N5 αναμένεται το δεύτερο τρίμηνο του 2020. Μέχρι το τέλος του ίδιου έτους θα ξεκινήσει η παραγωγή τσιπ βασισμένων στην παραγωγική τεχνολογία διεργασιών 5nm ή N5P (απόδοση). Η διαθεσιμότητα πρωτότυπων τσιπ επιτρέπει στην TSMC να αξιολογήσει τις δυνατότητες των μελλοντικών ημιαγωγών που παράγονται με βάση τη νέα τεχνολογία διεργασιών, για την οποία η εταιρεία θα μιλήσει λεπτομερώς τον Δεκέμβριο. Αλλά μπορείτε ήδη να μάθετε κάτι από περιλήψεις που υποβλήθηκαν από το TSMC για παρουσίαση στο IEDM 2019.
Πριν διευκρινίσουμε τις λεπτομέρειες, ας θυμηθούμε τι γνωρίζουμε από προηγούμενες δηλώσεις της TSMC. Σε σύγκριση με τη διαδικασία των 7nm, υποστηρίζεται ότι η καθαρή απόδοση των τσιπ 5nm θα αυξηθεί κατά 15% ή η κατανάλωση θα μειωθεί κατά 30% εάν η απόδοση παραμείνει η ίδια. Η διαδικασία N5P θα προσθέσει άλλο 7% παραγωγικότητα ή 15% εξοικονόμηση κατανάλωσης. Η πυκνότητα των λογικών στοιχείων θα αυξηθεί κατά 1,8 φορές. Η κλίμακα κελιών SRAM θα αλλάξει κατά 0,75.
Στην παραγωγή τσιπ 5nm, η κλίμακα χρήσης των σαρωτών EUV θα φτάσει στο επίπεδο της ώριμης παραγωγής. Η δομή του καναλιού του τρανζίστορ θα αλλάξει, πιθανώς χρησιμοποιώντας γερμάνιο μαζί ή αντί για πυρίτιο. Αυτό θα εξασφαλίσει αυξημένη κινητικότητα ηλεκτρονίων στο κανάλι και αύξηση των ρευμάτων. Η τεχνολογία διεργασίας παρέχει πολλά επίπεδα τάσης ελέγχου, το υψηλότερο από τα οποία θα προσφέρει 25% αύξηση απόδοσης σε σύγκριση με το ίδιο στην τεχνολογία διεργασίας 7 nm. Η τροφοδοσία τρανζίστορ για τις διεπαφές I/O θα κυμαίνεται από 1,5 V έως 1,2 V.
Στην παραγωγή διαμπερών οπών για επιμετάλλωση και για επαφές θα χρησιμοποιηθούν υλικά με ακόμη μικρότερη αντίσταση. Οι πυκνωτές εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας θα κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα μετάλλου-διηλεκτρικού-μετάλλου, το οποίο θα αυξήσει την παραγωγικότητα κατά 4%. Γενικά, η TSMC θα στραφεί στη χρήση νέων μονωτών χαμηλού K. Στο κύκλωμα επεξεργασίας πλακιδίων πυριτίου θα εμφανιστεί μια νέα «ξηρά» διαδικασία, η χάραξη με αντιδραστικές ιόντες μετάλλου (RIE), η οποία θα αντικαταστήσει εν μέρει την παραδοσιακή διαδικασία της Δαμασκού με χρήση χαλκού (για μεταλλικές επαφές μικρότερες από 30 nm). Επίσης, για πρώτη φορά, ένα στρώμα γραφενίου θα χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει ένα φράγμα μεταξύ των χάλκινων αγωγών και του ημιαγωγού (για την αποφυγή ηλεκτρομετανάστευσης).
Από τα έγγραφα για την έκθεση Δεκεμβρίου στο IEDM, μπορούμε να καταλάβουμε ότι ορισμένες παράμετροι των τσιπ 5nm θα είναι ακόμα καλύτερες. Έτσι, η πυκνότητα των λογικών στοιχείων θα είναι μεγαλύτερη και θα φτάνει τις 1,84 φορές. Το κελί SRAM θα είναι επίσης μικρότερο, με εμβαδόν 0,021 μm2. Όλα είναι εντάξει με την απόδοση του πειραματικού πυριτίου - επιτεύχθηκε αύξηση 15%, καθώς και πιθανή μείωση 30% στην κατανάλωση σε περίπτωση κατάψυξης των υψηλών συχνοτήτων.
Η νέα διαδικασία θα επιτρέψει την επιλογή από επτά τιμές τάσης ελέγχου, που θα προσθέσουν ποικιλία στη διαδικασία ανάπτυξης και στα προϊόντα, και η χρήση σαρωτών EUV σίγουρα θα απλοποιήσει την παραγωγή και θα την καταστήσει φθηνότερη. Σύμφωνα με την TSMC, η μετάβαση σε σαρωτές EUV παρέχει 0,73x βελτίωση στη γραμμική ανάλυση σε σύγκριση με τη διαδικασία των 7 nm. Για παράδειγμα, για να παραχθούν τα πιο κρίσιμα στρώματα επιμετάλλωσης των πρώτων στρωμάτων, αντί για πέντε συμβατικές μάσκες, θα απαιτείται μόνο μία μάσκα EUV και, κατά συνέπεια, μόνο ένας κύκλος παραγωγής αντί για πέντε. Παρεμπιπτόντως, δώστε προσοχή στο πόσο καθαρά αποδεικνύονται τα στοιχεία στο τσιπ όταν χρησιμοποιείτε την προβολή EUV. Ομορφιά, και αυτό είναι όλο.
Πηγή: 3dnews.ru