Interested Article - 5 nm

amity
  • 2021-11-07
  • 1

5 nm ( рус. 5 нм) [ прояснить ] — маркетинговое название технологии для производства микросхем . В Международном плане по развитию полупроводниковой технологии 5-нм техпроцесс упомянут как технология MOSFET , следующая за 7-нанометровым процессом.

В 2020 году Samsung и TSMC начали массовое производство 5-нм чипов, производимых для компаний Apple , Marvell , Huawei и Qualcomm .

Термин «5 нанометров» не имеет никакого отношения к какой-либо фактической физической характеристике (такой как длина затвора, шаг проводников или шаг затвора) транзисторов. Согласно прогнозам, содержащимся в обновлении Международной дорожной карты для устройств и систем на 2021 год, опубликованном Ассоциацией стандартов IEEE Industry Connection, ожидается, что узел длиной 5 нм будет иметь шаг контактного затвора 51 нанометр и максимально плотный шаг металла 30 нанометров. . В коммерческой практике «5 нм» используется в основном как маркетинговый термин отдельными производителями микросхем для обозначения нового, улучшенного поколения кремниевых полупроводниковых чипов с точки зрения увеличения плотности транзисторов (то есть более высокой степени миниатюризации), увеличения скорости и снижения энергопотребления по сравнению с предыдущим 7-нм процессом.

История

Испытания

В 2002 году исследовательская группа IBM , в которую вошли Брюс Дорис, Омер Докумачи, Мейкей Ионг и Анда Мокута, изготовила 6-нанометровый МОП-транзистор «кремний на изоляторе» ( SOI ).

В 2003 году японская исследовательская группа NEC во главе с Хитоси Вакабаяси и Шигехару Ямагами изготовила первый 5-нм МОП-транзистор.

В 2015 году IMEC и Cadence изготовили 5-нм тестовые чипы. В то время они не являлись полностью функциональными устройствами, а скорее предназначены для оценки структуры слоев межсоединений.

В 2015 году Intel описала концепцию полевого транзистора с поперечными нанопроволоками (или gate-all-around) для 5-нм узла.

В 2017 году IBM сообщила, что создала 5-нм кремниевые чипы с использованием кремниевых нано-листов в конфигурации gate-all-around (GAAFET), отличающейся от обычного дизайна FinFET . Используемые GAAFET-транзисторы имели 3 нанолиста, уложенных друг на друга, полностью покрытых одним и тем же затвором, точно так же, как FinFET обычно имеют несколько физических рёбер рядом, которые электрически являются единым целым и полностью покрыты одним и тем же затвором. Размер чипа IBM составлял 50 мм 2 и имел 600 миллионов транзисторов на мм 2 , в общей сложности 30 миллиардов транзисторов.

Коммерческое применение

В апреле 2019 года Samsung Electronics объявила, что с четвертого квартала 2018 года они предлагают своим клиентам инструменты с 5-нм технологическим процессом (5LPE). В апреле 2019 года TSMC объявила, что их 5-нм технологический процесс (CLN5FF, N5) начал опытное производство, и что полные спецификации дизайна чипов теперь доступны для потенциальных клиентов.

Для своего 5-нм технологического процесса Samsung запустила процесс устранения дефектов путем автоматической проверки и исправления из-за возникновения стохастических (случайных) дефектов в металле и сквозных слоях.

В октябре 2019 года TSMC, как сообщается, начала пробы с 5-нм процессорами A14 для Apple.

В декабре 2019 года TSMC объявила о среднем выходе около 80 % при пиковом выходе на пластину более 90 % для своих 5-нм тестовых чипов с размером матрицы 17,92 мм 2 . В середине 2020 года TSMC заявила, что ее 5-нм процесс (N5) обеспечивает в 1,8 раза большую плотность, чем 7-нм техпроцесс N7 с улучшением скорости на 15 % или снижением энергопотребления на 30 %.

13 октября 2020 года Apple анонсировала новую линейку iPhone 12 с использованием A14. Наряду с линейкой Huawei Mate 40, использующей HiSilicon Kirin 9000, A14 и Kirin 9000 стали первыми устройствами, которые были коммерциализированы на 5-нм-технологии TSMC. Позже, 10 ноября 2020 года, Apple также представила три новые модели Mac, использующие Apple M1, еще один 5-нм чип. Согласно Semianalysis, процессор A14 имеет плотность транзисторов 134 миллиона транзисторов на мм 2 .

В октябре 2021 года TSMC представила обновление своего семейства 5-нм технологических процессов: N4P. По сравнению с N5, узел обеспечивает на 11 % более высокую производительность (на 6 % выше по сравнению с N4), на 22 % более высокую энергоэффективность, на 6 % более высокую плотность транзисторов и меньшее количество масок. TSMC ожидает, что первые изделия будут выпущены ко второй половине 2022 года.

В декабре 2021 года TSMC анонсировала обновление семейства 5-нм техпроцессов, предназначенных для высокочастотных вычислений: N4X. Процесс отличается оптимизированным дизайном и структурой транзисторов, уменьшенным сопротивлением и ёмкостью целевых металлических слоёв и высокоплотными MiM-конденсаторами. Процесс обеспечит на 15 % более высокую производительность по сравнению с N5 (или на 4 % по сравнению с N4P) при напряжении питания 1,2 В или большем. TSMC ожидает, что N4X начнет опытное производство к первой половине 2023.

В июне 2022 года Intel представила некоторые подробности о техпроцессе Intel 4: первый процесс компании, использующий EUV, в 2 раза более высокая плотность транзисторов по сравнению с Intel 7, использование покрытой кобальтом меди для тончайших пятислойных межсоединений, на 21,5 % более высокая производительность при заявленной мощности или на 40 % меньшая мощность при заявленной частоте при 0,65 В по сравнению с Intel 7 и т. д. Первым продуктом Intel, созданным на базе Intel 4, является Meteor Lake, который будет запущен во 2 квартале 2022 года и планируется к поставке в 2023 году.

5-нм-технологические процессы на рынке

Дорожная карта IRDS 2017 Samsung TSMC Intel
Название процесса 7 нм 5 нм 5LPE 5LPP 4LPE 4LPP N5 N5P N4 N4P N4X 4N 4
Плотность транзисторов (Mтр/мм 2 ) Неизвестно Неизвестно 126,9 Неизвестно 137 138,2 146,5 Неизвестно Неизвестно 160
Размер ячейки SRAM (мкм 2 ) 0,027 0,020 0,026 0,026 0,021 Неизвестно Неизвестно Неизвестно Неизвестно Неизвестно
Шаг затвора транзистора (нм) 48 42 57 57 51 51 Неизвестно Неизвестно 50
Шаг межсоединения (нм) 28 24 36 Неизвестно 32 28 Неизвестно Неизвестно Неизвестно Неизвестно 30
Статус производства 2019 2021 2018: опытное производство

2020: производство

2022: производство 2020: опытное производство

2021: производство

2022: производство 2019: опытное производство

2020: производство

2020: опытное производство

2021: производство

2021: опытное производство

2022: производство

2022: опытное производство

2022: производство

К 1 полугодию 2023: опытное производство

2024: производство

2022: производство 2022: опытное производство

2023: производство

Примечания

  1. Dr Ian Cutress. (англ.) . AnandTech . Дата обращения: 15 ноября 2022. 30 августа 2020 года.
  2. (англ.) . HPCwire . Дата обращения: 15 ноября 2022. 15 сентября 2020 года.
  3. . web.archive.org (7 августа 2022). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 7 августа 2022 года.
  4. (англ.) . PCGamesN . Дата обращения: 15 ноября 2022. 17 июня 2020 года.
  5. (англ.) . IEEE Spectrum (21 июля 2020). Дата обращения: 15 ноября 2022. 7 декабря 2022 года.
  6. . Philippine Daily Inquirer (31 мая 2011). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано из 31 мая 2011 года.
  7. B. Doris, Meikei Ieong, T. Kanarsky, Ying Zhang, R.A. Roy. // Digest. International Electron Devices Meeting,. — 2002-12. — С. 267–270 . — doi : . 15 ноября 2022 года.
  8. . www.thefreelibrary.com . Дата обращения: 15 ноября 2022. 15 ноября 2022 года.
  9. H. Wakabayashi, S. Yamagami, N. Ikezawa, A. Ogura, M. Narihiro. // IEEE International Electron Devices Meeting 2003. — 2003-12. — С. 20.7.1–20.7.3 . — doi : . 22 ноября 2022 года.
  10. Scotten Jones. (англ.) . Semiwiki . Дата обращения: 15 ноября 2022. 15 ноября 2022 года.
  11. (англ.) . SEMI.org (26 ноября 2015). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 26 ноября 2015 года.
  12. Mark LaPedus. (англ.) . Semiconductor Engineering (21 января 2016). Дата обращения: 15 ноября 2022. 15 ноября 2022 года.
  13. Sebastian Anthony. (англ.) . Ars Technica (5 июня 2017). Дата обращения: 15 ноября 2022. 5 июня 2017 года.
  14. (англ.) . THINK Blog (5 июня 2017). Дата обращения: 15 ноября 2022. 9 июня 2021 года.
  15. Matthew Humphries. (англ.) . PCMag UK (5 июня 2017). Дата обращения: 15 ноября 2022. 15 ноября 2022 года.
  16. Anton Shilov. . AnandTech . Дата обращения: 15 ноября 2022. 20 апреля 2019 года.
  17. Jaehwan Kim, Jin Kim, Byungchul Shin, Sangah Lee, Jae-Hyun Kang. // Design-Process-Technology Co-optimization for Manufacturability XIV. — SPIE, 2020-03-23. — Т. 11328 . — С. 116–123 . — doi : .
  18. Bogdan Solca. (англ.) . Notebookcheck . Дата обращения: 15 ноября 2022. 12 января 2020 года.
  19. Dr Ian Cutress. (англ.) . AnandTech . Дата обращения: 15 ноября 2022. 25 мая 2020 года.
  20. . www.extremetech.com . Дата обращения: 15 ноября 2022. 22 сентября 2020 года.
  21. (англ.) . SemiAnalysis.com (12 декабря 2020). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано из 12 декабря 2020 года.
  22. (англ.) . TSMC (26 октября 2021). Дата обращения: 16 ноября 2022. 25 сентября 2022 года.
  23. ↑ David Schor. (англ.) . WikiChip Fuse (26 октября 2021). Дата обращения: 16 ноября 2022. 29 мая 2022 года.
  24. ↑ (англ.) . TSMC (16 декабря 2021). Дата обращения: 16 ноября 2022. 25 сентября 2022 года.
  25. ↑ (англ.) . TSMC (16 декабря 2021). Дата обращения: 16 ноября 2022. 7 мая 2022 года.
  26. ↑ (англ.) . AnandTech . Дата обращения: 16 ноября 2022. 16 ноября 2022 года.
  27. ↑ Ryan Smith. (англ.) . AnandTech . Дата обращения: 16 ноября 2022. 13 июня 2022 года.
  28. ↑ (англ.) . IEEE IRDS (25 октября 2018). Дата обращения: 16 ноября 2022. Архивировано 25 октября 2018 года.
  29. ↑ (англ.) . SemiWiki (13 мая 2022). Дата обращения: 16 ноября 2022. Архивировано 13 мая 2022 года.
  30. Tom Dillinger. (англ.) . Semiwiki . Дата обращения: 16 ноября 2022. 29 мая 2022 года.
  31. David Schor. (англ.) . WikiChip Fuse (19 октября 2019). Дата обращения: 16 ноября 2022.
  32. (англ.) . en.wikichip.org . Дата обращения: 16 ноября 2022. 6 ноября 2020 года.
  33. ↑ David Schor. (англ.) . WikiChip Fuse (5 июля 2022). Дата обращения: 16 ноября 2022. 12 декабря 2022 года.
  34. Dr Ian Cutress. AnandTech . Дата обращения: 16 ноября 2022. 3 ноября 2021 года.
  35. (англ.) . NVIDIA Newsroom . Дата обращения: 16 ноября 2022. 15 марта 2023 года.
  36. SkyJuice. (англ.) . Angstronomics.com . Дата обращения: 16 ноября 2022. 8 декабря 2022 года.
  37. David Schor. (англ.) . WikiChip Fuse (4 сентября 2022). Дата обращения: 16 ноября 2022. 10 сентября 2022 года.
  38. ↑ (англ.) . LinkedIn . Дата обращения: 16 ноября 2022. 6 сентября 2022 года.
  39. J.C. Liu, S. Mukhopadhyay, Amit Kundu, S.H. Chen, H.C. Wang. // 2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). — 2020-12. — С. 9.2.1–9.2.4 . — doi : . 16 ноября 2022 года.
Источник —

amity
  • 2021-11-07
  • 1
  • Tags:

Same as 5 nm

The title for the last searches