Teatavasti alustas TSMC selle aasta märtsis 5nm toodete piloottootmist. See juhtus uues Fab 18 tehases Taiwanis, 5 nm lahuste vabastamiseks. Masstootmine 5nm N5 protsessiga on oodata 2020. aasta teises kvartalis. Sama aasta lõpuks alustatakse produktiivsel 5-nm protsessitehnoloogial ehk N5P-l (performance) põhinevate kiipide tootmist. Prototüüpkiipide olemasolu võimaldab TSMC-l hinnata uue protsessitehnoloogia põhjal toodetavate tulevaste pooljuhtide võimekust, millest ettevõte räägib täpsemalt detsembris. Aga midagi saab juba teada TSMC poolt IEDM 2019 esitlemiseks esitatud abstraktidest.
Enne üksikasjade selgitamist meenutagem, mida teame TSMC varasematest avaldustest. Võrreldes 7nm protsessiga väidetakse, et 5nm kiipide netojõudlus kasvab 15% või väheneb tarbimine 30%, kui jõudlus jääb samaks. N5P protsess suurendab veel 7% tootlikkust või 15% tarbimissäästu. Loogikaelementide tihedus suureneb 1,8 korda. SRAM-i raku skaala muutub 0,75 korda.
5nm kiipide tootmisel jõuab EUV skannerite kasutusmastaap küpse tootmise tasemele. Transistori kanali struktuuri muudetakse, kasutades võimalusel germaaniumi koos räniga või selle asemel. See tagab elektronide suurema liikuvuse kanalis ja voolude suurenemise. Protsessitehnoloogia pakub mitut juhtimispinge taset, millest kõrgeim tagab 25% jõudluse kasvu võrreldes samaga 7 nm protsessitehnoloogias. I/O liideste transistori toiteallikas on vahemikus 1,5 V kuni 1,2 V.
Metalliseerimiseks ja kontaktide jaoks mõeldud läbivate avade valmistamisel kasutatakse veelgi väiksema takistusega materjale. Ülikõrge tihedusega kondensaatorite valmistamisel kasutatakse metall-dielektrik-metallahelat, mis tõstab tootlikkust 4%. Üldiselt läheb TSMC üle uute madala K-sisaldusega isolaatorite kasutamisele. Räniplaatide töötlemise ahelasse ilmub uus "kuiv" protsess, Metal Reactive Ion Etching (RIE), mis asendab osaliselt traditsioonilise Damaskuse protsessi vaske (vähem kui 30 nm metallkontaktide jaoks). Samuti kasutatakse esimest korda grafeenikihti, et luua barjäär vaskjuhtide ja pooljuhi vahele (elektromigratsiooni vältimiseks).
IEDM-i detsembriaruande dokumentidest võime järeldada, et mitmed 5nm kiipide parameetrid on veelgi paremad. Seega on loogiliste elementide tihedus suurem ja ulatub 1,84 korda. SRAM-i rakk on samuti väiksem, pindalaga 0,021 µm2. Eksperimentaalse räni jõudlusega on kõik korras - saadi 15% tõus, aga ka võimalik 30% tarbimine kõrgete sageduste külmumise korral.
Uus protsessitehnoloogia võimaldab valida seitsme juhtpinge väärtuse vahel, mis lisavad arendusprotsessi ja toodete vaheldust ning EUV skannerite kasutamine lihtsustab kindlasti tootmist ja muudab selle odavamaks. TSMC andmetel annab EUV skanneritele üleminek lineaarse eraldusvõime 0,73x paranemise võrreldes 7nm protsessiga. Näiteks esimeste kihtide kõige kriitilisemate metalliseerimiskihtide tootmiseks on viie tavapärase maski asemel vaja ainult ühte EUV-maski ja sellest tulenevalt ainult ühte tootmistsüklit viie asemel. Muide, pöörake tähelepanu sellele, kui korralikud on kiibil olevad elemendid EUV projektsiooni kasutamisel. Ilu ja see on kõik.
Allikas: 3dnews.ru