14 nm -es folyamat - 14 nm process

Félvezető eszközök gyártása
MOSFET méretezés ( folyamatcsomópontok )
010 µm  - 1971 006 µm  - 1974 003 µm  - 1977  1,5 µm  - 1981 001 µm  - 1984 800 nm  - 1987 600 nm  - 1990 350 nm  - 1993 250 nm  - 1996 180 nm  - 1999 130 nm  - 2001 090 nm  - 2003 065 nm  - 2005 045 nm  - 2007 032 nm  - 2009 022 nm  - 2012 014 nm  - 2014 010 nm  - 2016 007 nm  - 2018 005 nm  - 2020
Jövő 003 nm  ~ 2022 002 nm  ~ 2024
Félcsomópontok Sűrűség CMOS Eszköz ( több kapu ) Moore törvénye A tranzisztorok száma Félvezető Ipar Nanoelektronika
v t e

A 14  nm -es folyamat a MOSFET technológiai csomópontra utal, amely a 22  nm (vagy 20  nm) csomópont utódja . A 14  nm -t így nevezte el a International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS). Körülbelül 2011  -ig a 22 nm -t követő csomópont várhatóan 16  nm volt. Mind a 14  nm-es csomópont a FinFET (fin field-effect transistor ) technológiát használja, amely egy több kapu MOSFET technológia, amely a síkbeli szilícium CMOS technológia nem síkbeli fejlődése .

Samsung Electronics ragasztva ki 14 nm chip 2014-ben, mielőtt a gyártás " 10  nm class" NAND flash chipek 2013-ban ugyanebben az évben, SK Hynix kezdett tömeggyártás 16  nm NAND flash , és TSMC kezdte 16  nm FinFET termelést. A következő évben az Intel 14  nm -es méretű készülékeket kezdett el szállítani a fogyasztóknak.

Történelem

Háttér

A 20  nm alatti gyártás alapja a FinFET (Fin field-effect tranzisztor ), a MOSFET tranzisztor evolúciója . A FinFET technológia úttörője Digh Hisamoto és kutatócsoportja a Hitachi Központi Kutatólaboratóriumban 1989 -ben.

14 nm -es felbontást nehéz elérni polimer ellenállásban , még elektronnyaláb -litográfiával is . Ezenkívül az ionizáló sugárzás kémiai hatásai is korlátozzák a megbízható felbontást körülbelül 30 nm-re , ami a legmodernebb merülő litográfiával is elérhető . Kemény maszk anyagok és többszörös mintázás szükséges.

Jelentősebb korlátozás az alacsony k-értékű anyagok plazmakárosodása . A sérülés mértéke jellemzően 20 nm vastag, de akár 100 nm -ig is felmehet. A károsodási érzékenység várhatóan rosszabb lesz, mivel az alacsony k-értékű anyagok porózusabbak lesznek. Összehasonlításképpen: a korlátlan szilícium atom sugara 0,11 nm. Így körülbelül 90 Si atom terjedne ki a csatorna hosszában, ami jelentős szivárgáshoz vezetne .

A Tela Innovations és a Sequoia Design Systems kifejlesztett egy módszert, amely lehetővé teszi a dupla expozíciót a 16/14 nm -es csomópont körül, 2010 körül. A Samsung és a Synopsys megkezdte a kettős mintázás bevezetését a 22 nm -es és a 16 nm -es tervezési folyamatokban. A Mentor Graphics arról számolt be, hogy 2010 -ben 16 nm -es tesztchipeket rögzített. 2011. január 17 -én az IBM bejelentette, hogy együttműködnek az ARM -mel, hogy kifejlesszenek egy 14 nm -es chip -feldolgozási technológiát.

Február 18, 2011, Intel bejelentette, hogy egy új konstrukció $ 5000000000 félvezető gyártó üzem a Arizona , gyártására szolgáló chipek segítségével 14 nm gyártási folyamatok és élenjáró 300 mm ostya . Az új gyártóüzemet Fab 42 névre keresztelték, és az építkezést 2011 közepén kellett volna megkezdeni. Az Intel az új létesítményt "a világ legfejlettebb, nagy volumenű gyártóberendezésének" minősítette, és közölte: Az Intel azóta úgy döntött, hogy elhalasztja ennek a létesítménynek a megnyitását, és helyette korszerűsíti meglévő létesítményeit a 14 nm-es chipek támogatására. 2011. május 17 -én az Intel bejelentette a 2014 -re vonatkozó ütemtervet, amely 14 nm -es tranzisztorokat tartalmaz a Xeon , Core és Atom termékcsaládokhoz.

Technológiai bemutatók

Az 1990-es évek, Hisamoto japán csapat a Hitachi központi Research Laboratory kezdett együttműködni egy nemzetközi kutatócsoport további fejlesztésével FinFET technológia, beleértve a TSMC „s Chenming Hu és különféle UC Berkeley kutatói. 1998 -ban a csapat sikeresen gyártott eszközöket 17  nm -es folyamatig. Később  2001 -ben kifejlesztettek egy 15 nm -es FinFET eljárást. 2002 -ben az UC Berkeley nemzetközi kutatócsoportja, köztük Shably Ahmed (bangladesi), Scott Bell, Cyrus Tabery (iráni), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu ( Taiwan Semiconductor) Gyártó cég ) és Tsu-Jae King Liu bemutatta a FinFET eszközöket 10 nm-es kapuhosszig .

2005 -ben a Toshiba egy 15 nm -es FinFET -eljárást mutatott be, 15 nm -es kapuhosszal és 10 nm -es uszonyszélességgel, oldalfal -távtartó eljárással. Javasolták, hogy a 16 nm -es csomópont esetében a logikai tranzisztor kapuja körülbelül 5 nm legyen. 2007 decemberében a Toshiba bemutatott egy prototípus memóriaegységet, amely 15 nanométeres vékony vonalakat használt.

2009 decemberében a tajvani kormány tulajdonában lévő National Nano Device Laboratories 16 nm -es SRAM chipet állított elő .

2011 szeptemberében a Hynix bejelentette a 15 nm -es NAND sejtek kifejlesztését.

2012 decemberében a Samsung Electronics rögzített egy 14 nm -es chipet.

2013 szeptemberében az Intel bemutatott egy Ultrabook laptopot, amely 14 nm -es Broadwell CPU -t használt , és az Intel vezérigazgatója, Brian Krzanich azt mondta: "[CPU] az év végéig lesz szállítva ." A szállítás azonban tovább késett 2014 negyedik negyedévéig.

2014 augusztusában az Intel bejelentette a közelgő Core M processzorok 14 nm -es mikroarchitektúrájának részleteit , az első olyan terméket, amelyet az Intel 14 nm -es gyártási folyamatán gyártanak. Az első Core M processzoron alapuló rendszerek 2014 negyedik negyedévében váltak elérhetővé - áll a sajtóközleményben. "Az Intel 14 nanométeres technológiája második generációs háromkapu tranzisztorokat használ az iparág vezető teljesítményének, teljesítményének, sűrűségének és tranzisztoronkénti költségének biztosítására"-mondta Mark Bohr, az Intel technológiai és gyártási csoport vezető munkatársa, valamint a folyamatépítészeti és integrációs igazgató.

2018 -ban 14 nm -es kapacitáshiányt jelentett be az Intel.

Szállítási eszközök

2013-ban az SK Hynix megkezdte a 16  nm-es NAND vaku sorozatgyártását , a TSMC a 16  nm-es FinFET gyártást, a Samsung pedig a 10  nm-es osztályú NAND vakugyártást.

2014. szeptember 5-én az Intel piacra dobta az első három Broadwell-alapú processzort, amelyek az alacsony TDP Core M családba tartoztak : Core M-5Y10, Core M-5Y10a és Core M-5Y70.

2015 februárjában a Samsung bejelentette, hogy zászlóshajó okostelefonjaik, a Galaxy S6 és S6 Edge 14 nm -es Exynos rendszereket tartalmaznak chipen (SoC).

2015. március 9 -én az Apple Inc. kiadta a "Early 2015" MacBook -ot és MacBook Pro -t , amelyek 14 nm -es Intel processzorokat használtak. Figyelemre méltó az i7-5557U, amelyben Intel Iris Graphics 6100 és két mag található 3,1 GHz-en, mindössze 28 watt.

2015. szeptember 25-én az Apple Inc. kiadta az IPhone 6S és az iPhone 6S Plus készülékeket, amelyek "asztali osztályú" A9 chipekkel vannak felszerelve, amelyeket a Samsung 14 nm-en és a TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) 16 nm-en gyárt .

2016 májusában az Nvidia kiadta GeForce 10 sorozatú GPU -jait , amelyek a Pascal architektúrán alapulnak , amely magában foglalja a TSMC 16 nm -es FinFET technológiáját és a Samsung 14 nm -es FinFET technológiáját.

2016 júniusában az AMD kiadta Radeon RX 400 GPU -ját a Polaris architektúrán alapulva , amely a Samsung 14 nm -es FinFET technológiáját tartalmazza. A technológiát a GlobalFoundries engedélyezte kettős beszerzéshez.

2016. augusztus 2 -án a Microsoft kiadta az Xbox One S -t, amely 16 nm -t használt a TSMC által.

2017. március 2 -án az AMD kiadta Ryzen CPU -jait a Zen architektúrán alapulva , amelyek a Samsung 14 nm -es FinFET technológiáját tartalmazzák, és amelyet a GlobalFoundries a GlobalFoundries számára épített.

A 2017 októberében bemutatott NEC SX-Aurora TSUBASA processzor  a TSMC 16 nm-es FinFET eljárását használja, és NEC SX szuperszámítógépekkel való használatra készült .

2018. július 22-én a GlobalFoundries bejelentette 12 nm-es Leading-Performance (12LP) folyamatát, amely a Samsung engedélyezett 14LP folyamatán alapul.

2018 szeptemberében az Nvidia kiadta a Turing (mikroarchitektúra) alapján GPU -kat, amelyek a TSMC 12 nm -es folyamatán készültek, és 24,67 millió tranzisztor sűrűsége négyzetmilliméterenként.

14 nm -es folyamatcsomópontok

Az alacsonyabb számok jobbak, kivéve a tranzisztor sűrűségét, ebben az esetben az ellenkezője. A tranzisztorkapu -lépést CPP -nek (contact poly pitch) is nevezik, az összekapcsolási hangmagasságot pedig MMP -nek (minimális fémosztás).

Hivatkozások