בדצמבר בכנס IEDM 2019, TSMC תדבר בפירוט על טכנולוגיית תהליך ה-5nm

כידוע, במרץ השנה החלה TSMC בייצור פיילוט של מוצרי 5nm. זה קרה במפעל Fab 18 החדש בטייוואן, נבנה במיוחד לשחרור פתרונות 5nm. ייצור המוני באמצעות תהליך 5nm N5 צפוי ברבעון השני של 2020. עד סוף אותה שנה, יושק ייצור שבבים המבוססים על טכנולוגיית 5 ננומטר פרודוקטיבית או N5P (ביצועים). הזמינות של שבבי אב טיפוס מאפשרת ל-TSMC להעריך את היכולות של מוליכים למחצה עתידיים המיוצרים על בסיס טכנולוגיית התהליך החדשה, עליה תדבר החברה בפירוט בדצמבר. אבל אתה כבר יכול לגלות משהו היום מתוך תקצירים שהוגשו על ידי TSMC להצגה ב-IEDM 2019.

לפני שנבהיר את הפרטים, בואו נזכור את מה שאנחנו יודעים מהצהרות קודמות של TSMC. בהשוואה לתהליך ה-7nm, נטען כי הביצועים נטו של שבבי 5nm יעלו ב-15% או שהצריכה תפחת ב-30% אם הביצועים יישארו זהים. תהליך N5P יוסיף עוד 7% פרודוקטיביות או חיסכון של 15% בצריכה. צפיפות האלמנטים הלוגיים תגדל פי 1,8. סולם תאי SRAM ישתנה בפקטור של 0,75.

בייצור שבבי 5nm, קנה המידה של השימוש בסורקי EUV יגיע לרמה של ייצור בוגר. מבנה ערוץ הטרנזיסטור ישתנה, אולי באמצעות גרמניום יחד עם או במקום סיליקון. זה יבטיח ניידות מוגברת של אלקטרונים בערוץ ועלייה בזרמים. טכנולוגיית התהליך מספקת מספר רמות מתח בקרה, שהגבוהה שבהן תספק גידול של 25% בביצועים לעומת זהה בטכנולוגיית התהליך של 7 ננומטר. ספק הכוח של הטרנזיסטור עבור ממשקי ה-I/O ינוע בין 1,5 וולט ל-1,2 וולט.

בייצור של חורים דרך למתכת ולמגעים, ישמשו חומרים בעלי התנגדות נמוכה עוד יותר. הקבלים בצפיפות גבוהה במיוחד ייוצרו באמצעות מעגל מתכת-דיאלקטרי-מתכת, שיגדיל את הפרודוקטיביות ב-4%. באופן כללי, TSMC תעבור לשימוש במבודדים חדשים ב-K נמוך. תהליך "יבש" חדש, Metal Reactive Ion Etching (RIE), יופיע במעגל עיבוד פרוסות סיליקון, אשר יחליף חלקית את תהליך דמשק המסורתי באמצעות נחושת (למגעי מתכת קטנים מ-30 ננומטר). כמו כן, בפעם הראשונה, ישמש שכבת גרפן ליצירת מחסום בין מוליכי הנחושת לבין המוליך למחצה (כדי למנוע אלקטרומגרציה).

מהמסמכים לדוח דצמבר ב-IEDM, אנו יכולים להסיק שמספר פרמטרים של שבבי 5nm יהיו אפילו טובים יותר. לפיכך, צפיפות האלמנטים הלוגיים תהיה גבוהה יותר ותגיע לפי 1,84. גם תא ה-SRAM יהיה קטן יותר, עם שטח של 0,021 µm2. הכל תקין בביצועי הסיליקון הניסיוני - התקבלה עלייה של 15% וכן הפחתה אפשרית של 30% בצריכה במקרה של הקפאה של התדרים הגבוהים.

טכנולוגיית התהליך החדשה תאפשר בחירה מתוך שבעה ערכי מתח בקרה, שיוסיפו גיוון לתהליך הפיתוח ולמוצרים, והשימוש בסורקי EUV בהחלט יפשט את הייצור ויזול אותו. לפי TSMC, מעבר לסורקי EUV מספק שיפור של פי 0,73 ברזולוציה הליניארית בהשוואה לתהליך 7nm. לדוגמה, כדי לייצר את שכבות המתכת הקריטיות ביותר של השכבות הראשונות, במקום חמש מסכות קונבנציונליות, תידרש מסכת EUV אחת בלבד ובהתאם, רק מחזור ייצור אחד במקום חמישה. אגב, שימו לב לכמה מסודרים האלמנטים על השבב נראים בעת שימוש בהקרנת EUV. יופי, וזה הכל.

מקור: 3dnews.ru