У Samsung каждый нанометр на счету: после 7 нм пойдут 6-, 5-, 4- и 3-нм техпроцессы
Сегодня компания Samsung Electronics сообщила о планах по развитию техпроцессов для выпуска полупроводников. Главным текущим достижением компания считает создание цифровых проектов опытных 3-нм чипов на основе патентованных транзисторов MBCFET. Это транзисторы с множеством горизонтальных наностраничных каналов в вертикальных FET-затворах (Multi-Bridge-Channel FET).
В составе альянса с IBM компания Samsung разрабатывала несколько иную технологию производства транзисторов с каналами полностью окруженными затворами (GAA или Gate-All-Around). Каналы предполагалось делать тонкими в виде нанопроводов. Впоследствии Samsung отошла от этой схемы и запатентовала структуру транзисторов с каналами в виде наностраниц. Такая структура позволяет управлять характеристиками транзисторов за счет манипуляции как числом страниц (каналов), так и регулируя ширину страниц. Для классической технологии FET подобный маневр невозможен. Чтобы увеличить мощность FinFET-транзистора необходимо умножать число FET-ребер на подложке, а это расход площади. Характеристики транзистора MBCFET можно менять в рамках одного физического затвора, для чего нужно задать ширину каналов и их количество.
Наличие цифрового проекта (taped out) опытного чипа для выпуска с использованием техпроцесса GAA позволило Samsung определить границы возможностей транзисторов MBCFET. Следует учитывать, что это пока данные компьютерного моделирования и окончательно о новом техпроцессе можно будет судить только после запуска его в массовое производство. Тем не менее, точка отсчета есть. В компании сообщили, что переход от 7-нм техпроцесса (очевидно, первого поколения) на техпроцесс GAA обеспечит сокращение площади кристалла на 45 % и снижение потребления на 50 %. Если не экономить на потреблении, то производительность можно увеличить на 35 %. Ранее Samsung экономию и рост производительности при переходе на 3-нм техпроцесс перечисляла через запятую. Оказалось все-таки, или одно, или другое.
Важным моментом для популяризации 3-нм техпроцесса компания считает подготовку общедоступной облачной платформы для независимых разработчиков чипов и бесфабричных компаний. В Samsung не стали прятать среду разработки, проверки проектов и библиотеки на производственных серверах. Для проектировщиков во всем мире будет доступна платформа SAFE (Samsung Advanced Foundry Ecosystem Cloud). Облачная платформа SAFE создавалась с участием таких крупнейших публичных облачных сервисов, как Amazon Web Services (AWS) и Microsoft Azure. Свои инструменты для проектирования в рамках SAFE предоставили разработчики систем проектирования компании Cadence и Synopsys. Это обещает упростить и удешевить процесс создания новых решений для техпроцессов Samsung.
Возвращаясь к 3-нм техпроцессу Samsung, добавим, компания представила первую версию пакета для разработки чипов? 3nm GAE PDK Version 0.1. С его помощью уже сегодня можно приступить к проектированию 3-нм решений или, по крайней мере, подготовиться к встрече этого техпроцесса Samsung, когда он станет массовым.
Дальнейшие планы компания Samsung озвучивает следующим образом. Во второй половине текущего года будет запущено массовое производство чипов с использованием 6-нм техпроцесса. Тогда же завершится разработка 4-нм техпроцесса. Разработка первых продуктов Samsung с использованием 5-нм техпроцесса будет завершена нынешней осенью, с запуском в производство в первой половине следующего года. Также до конца текущего года Samsung завершит разработку техпроцесса 18FDS (18 нм на пластинах FD-SOI) и 1-Гбит чипов eMRAM. Техпроцессы от 7 нм до 3 нм будут использовать сканеры EUV с нарастающей интенсивностью, и при этом на счету будет каждый нанометр. Дальше за путь вниз каждый шаг будет делаться с боем.
