في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن أن TSMC قد حققت تقدمًا كبيرًا في البحث والتطوير لعملية 2 نانومتر المتقدمة ونجحت في العثور على طريق لاختراق البوابة الشاملة (GAA). التكنلوجيا.
لطالما كان السعي وراء عمليات أكثر تقدمًا باستخدام عمليات ناضجة ومميزة هو اتجاه مصنعي الرقائق مثل TSMC و Samsung. في السابق ، صرحت شركة Samsung أنها ستأخذ زمام المبادرة في إدخال تقنية GAA في 3 نانومتر ، معربة عن طموحها في أن تصبح الشركة الرائدة في مجال مسبك الرقائق العالمية. هذه المرة ، حققت TSMC تقدمًا كبيرًا في البحث والتطوير لعملية 2nm ، والتي تسلط الضوء على قوتها القوية في البحث والتطوير ، وتكثف أيضًا المنافسة بين عمالقة مسابك الرقائق.
TSMC ، سامسونج تتنافسان على عمليات أكثر تقدمًا
بعد ولادة قانون مور ، أصبح حجم الرقائق أصغر وأصغر ، وتستكشف الشركات باستمرار عمليات ومواد جديدة لتطويرها أشباه الموصلات المنتجات وتحسين الأداء. Mo Dakang خبير في أشباه الموصلات الصناعة، وقال لمراسل "تشاينا إلكترونيات نيوز" أن مسار التنمية الرئيسي الحالي لل أشباه الموصلات الصناعة هي التخفيض المستمر للحجم. يمكن أن يؤدي تقليل الحجم إلى تحسين التكامل وتحسين أداء المنتج وتقليل تكلفة المنتج.
TSMC و Samsung هما الرائدان في مسبك الرقائق. وفقًا لـ TrendForce ، في الربع الثاني من هذا العام ، فازت TSMC بنسبة 51.5٪ من حصة مسبك الرقائق ، وتصدرت القائمة ، تليها Samsung بحوالي 19٪. أشار Jin Cunzhong ، الأمين العام لجمعية المعدات الخاصة للإلكترونيات الصينية ، إلى أن TSMC تتقدم على Samsung في جدول الإنتاج الضخم البالغ 7 نانومتر. في هذا الصدد ، قدم Zhou Peng ، نائب عميد كلية الإلكترونيات الدقيقة بجامعة Fudan ، معلومات أكثر تحديدًا: أعلن TSMC عن الإنتاج الضخم لعملية 7 نانومتر في وقت مبكر من أبريل 2018 ، وحصل على عملاء من Apple ، Huawei HiSilicon ، AMD و Qualcomm وعملاء آخرين. أوامر مجمعة بحجم 7 نانومتر. بينما أعلنت شركة Samsung في أكتوبر 2018 أن عملية تصنيع 7 نانومتر تم إنتاجها بكميات كبيرة ، فقد أدى التأخير في الوقت المحدد إلى فقدان عدد كبير من طلبات العملاء.
في مجال التصنيع المتقدم ، تواصل TSMC و Samsung "المنافسة". بأخذ عملية 5nm كمثال ، فازت TSMC بجميع طلبات معالجات iPhone الأربعة الجديدة القادمة من Apple في النصف الثاني من هذا العام. صرح جين كون تشونغ للصحفيين أنه من المتوقع أن تحقق TSMC إنتاجًا ضخمًا يبلغ 5 نانومتر هذا العام ، لكن سامسونج لا تستطيع القيام بذلك. نظرًا لأن TSMC قد فاز بعدد كبير من طلبات 5nm ، فإن Samsung ليست على استعداد للتخلي عن الركب ، وأعلنت أنها ستحول قاعدة شرائح المعالجة السابقة 7nm إلى قاعدة إنتاج عملية 5nm لتوفير خدمات مسبك الرقائق لمصنعي الطرف الثالث ، محاولة استخدام طريقة 5nm "الاندفاع" للحاق بركب TSMC. يُذكر أن Samsung قد حصلت على بعض طلبات مسبك شرائح Qualcomm 5G ، وستستخدم عملية 5nm لإنتاج رقائق.
في المنافسة على العمليات الأكثر تقدمًا ، لا يزال TSMC و Samsung "يلاحقانني". قدم Zhou Peng أن Samsung قد استثمرت الكثير من الأموال في البحث والتطوير لعمليات أكثر تقدمًا. في الوقت نفسه ، قامت أيضًا بتعديل خارطة طريق عملية الرقاقة. سيتخطى عملية 4 نانومتر ويزيد مباشرة من 5 نانومتر إلى 3 نانومتر. في عملية 3 نانومتر أولاً أعلن أنه سيتم استخدام تقنية GAA. قامت Samsung أيضًا بتصنيع MBCFETs (ترانزستورات تأثير المجال متعدد الجسور والقنوات) استنادًا إلى الصفائح النانوية ، والتي يمكن أن تعزز بشكل كبير الترانزستور الأداء ليحل محل FinFET الترانزستور التكنولوجيا.
أخبر Mo Dakang المراسلين أنه على الرغم من أن TSMC تتخلف عن Samsung في جدول تطوير بنية GAA ، فإن TSMC تخطط للاستمرار في استخدام تقنية FinFET في عملية 3nm. يمكن أن يؤدي تقليل التغييرات في أدوات الإنتاج إلى الحفاظ على استقرار هيكل التكلفة وتقليل العملاء. تغييرات التصميم ، أو تقليل تكاليف الإنتاج ، أو تحقيق نتائج أفضل. قال Zhou Peng إن TSMC بدأ التخطيط لعملية 3 نانومتر منذ عدة سنوات ، ويخطط لتحقيق الإنتاج الضخم في عام 2021. في العقدة التالية ، 2nm ، يبدو أن TSMC خطوة إلى الأمام ، وهذه المرة حققوا نجاحًا كبيرًا اختراق في تطوير عملية البحث والتطوير المتقدمة 2nm. يُذكر أن TSMC أعلنت أنها ستبني مصنعًا في حديقة العلوم والتكنولوجيا الجنوبية في تايوان ، الصين ، وتبدأ البحث والتطوير لعملية 2 نانومتر. ومن المتوقع أن يدخل حيز الإنتاج بحلول عام 2024. ولدى Samsung القليل من المعلومات حول البحث والتطوير لعملية 2nm.
لماذا تعتبر TSMC "رائدة" في التصنيع المتقدم؟
تحت "عصا" قانون مور ، اشتدت المنافسة على العمليات الأكثر تقدمًا في المسبك. وقال تشو بينغ للصحفيين إنه فيما يتعلق بعملية التصنيع المتقدمة ، فإن عمالقة مسابك الرقائق الثلاثة TSMC و Samsung و Intel موجودة في المعسكر الأول. تخطط Intel لإطلاق 7nm (ما يعادل 5nm) في عام 2021 ، لكنها لا تزال ملتزمة بشكل أساسي بالعقدة 10nm ، على أمل جعل 10nm "متطرفًا" ، لذا فإن ساحة المعركة من 7nm وأقل من عقد العملية هي TSMC فقط. وسامسونغ ، تظهر نمط منافسة الأوليغارشية المطلقة. هذه المرة ، حقق TSMC تقدمًا كبيرًا في البحث والتطوير لعمليات 2 نانومتر المتقدمة ، مما يعني أن TSMC مؤقتًا في مكانة رائدة في العمليات الأكثر تقدمًا. إذن ، لماذا TSMC قادر على "قيادة الطريق" في عمليات أكثر تقدمًا؟
قدم Mo Dakang أنه في الواقع ، TSMC لا "تقاتل بمفردها". تمكنت TSMC من تحقيق اختراقات في تقنية 2nm "في وقت مبكر" ، وذلك بفضل دعم مجموعة ضخمة وراءها. يُذكر أن TSMC أكدت دائمًا أنها تحافظ على موقف محايد في جميع الأوقات أثناء القيام بتصنيع المعدات الأصلية ، ولن تتنافس مع العملاء على الطلبات ، ويمكنها حقًا وضع مصالح العملاء أولاً. لذلك ، تمكنت TSMC من إقامة علاقات جيدة مع العملاء لفترة طويلة ، مما جعل عدد مجموعات العملاء (Apple و Xilinx و NVIDIA وما إلى ذلك) التي لا يوجد بها تضارب في المصالح مع TSMC كبيرة جدًا. بعد أن تدخل الشريحة في عملية 3 نانومتر ، يصعب تلبية الطلب على العديد من التقنيات الحالية. كمسبك ، TSMC ليست استثناء. يجب حلها بشكل شامل من جوانب بنية الجهاز ، وتغير العملية ، والتأثيرات الحرارية ، والمعدات والمواد. ومع ذلك ، نظرًا لأن TSMC لديها قاعدة عملاء ضخمة وراءها ، يمكنها العمل مع TSMC لتحسين إنتاجية العملية وخفض التكاليف لتسريع الإنتاج الضخم ، وهو أيضًا مفتاح لقدرة TSMC على "الاستباق" في مجال 2 نانومتر.
أشار Zhou Peng إلى أن مزايا TSMC في تقنية FinFET قد قدمت مساعدة كبيرة لبحث وتطوير TSMC في عملية 2nm المتقدمة ، مما مكنها من أخذ زمام المبادرة. "نظرًا لتطور عقدة العملية إلى 3 نانومتر ، يتم تقصير قناة الترانزستور بشكل أكبر ، ويواجه هيكل FinFET حدود تأثير النفق الكمي. GAA-FET مكافئ لنسخة محسنة من FinFET ، بوابة FinFET تلتف على جانب القناة 3 ، والتحكم FinFET تتشابه آلية تيار تسرب البوابة ، وتلتف تقنية GAA على الجوانب الأربعة للقناة لتحسين البوابة بشكل أكبر القدرة على التحكم في القناة الحالية. تتمتع TSMC بخلفية عميقة في مجال تقنية FinFET ، وقد تم تجميع هذه التقنيات لـ TSMC للتحول بنجاح من 3nm FinFET لقد لعب التحول التكنولوجي إلى تقنية 2nm GAA دورًا مهمًا في تعزيز وتقليل دورة التكرار لعملية TSMC المتقدمة. تحديث التكنولوجيا ". وقال تشو بينغ للصحفيين.
في نفس الوقت ، TSMC جاهز أيضًا لدعم المعدات. قال Zhou Peng إنه من أجل تحقيق العملية المتقدمة 2 نانومتر ، طلبت TSMC معدات الطباعة الحجرية فوق البنفسجية الشديدة (EUV) من ASML بكميات كبيرة. ومع ذلك ، أشار Zhou Peng أيضًا إلى أن دقة الطباعة الحجرية تحدد بشكل مباشر دقة العملية. للعملية المتقدمة التي تبلغ 2 نانومتر ، لا تزال تقنية EUV ذات الفتحة الرقمية العالية بحاجة إلى التطوير. يعد تحسين مصدر الضوء وأدوات القناع ، بالإضافة إلى إنتاجية ودقة EUV ، كلها عاملًا مهمًا لتحقيق اختراقات في تقنية العمليات الأكثر تقدمًا.
اختراق TSMC أو تحفيز الشركات المصنعة الأخرى على ترقية التكنولوجيا
سوف تؤثر الاختراقات التكنولوجية الرئيسية في العمليات الأكثر تقدمًا على التكامل بأكمله الدارة الكهربائية الصناعة وهيكل السوق. قال Zhou Peng إنه على الرغم من أن تقييم تقنية العملية يحتاج إلى مراعاة الكثافة والأداء واستهلاك الطاقة للترانزستورات الفعلية ، فإن إدخال التقنيات الرئيسية في العمليات المتقدمة له أهمية كبيرة في صناعة الدوائر المتكاملة وهيكل السوق. "في عملية البحث والتطوير للعمليات المتقدمة ، تتجاوز تكلفة كل خط إنتاج تكنولوجي 10 مليارات دولار أمريكي. تتوافق تكاليف البحث والتطوير والإنتاج المرتفعة مع تحديات فنية أكثر صعوبة. عندما تقترب تقنية العملية من الحد المادي ، يمكن أن تلعب بنية الترانزستور والابتكار والتآزر في الطباعة الحجرية والترسيب والحفر والتكامل والتعبئة وغيرها من التقنيات دورًا حاسمًا في اختراق سقف أداء الرقاقة. " وقال تشو بينغ للصحفيين.
كما أخبر تشو بينغ المراسلين أن البحث عن عقد العملية المتقدمة أمر بالغ الأهمية لتطوير المسابك وصناعة أشباه الموصلات بأكملها ، ومن المؤكد أن التأخر في البحث والتطوير سيتم تجاوزه أو حتى استبداله بعمليات متقدمة لمصنعين آخرين. بناءً على ذلك ، يعتقد Zhou Peng أن الاختراق التكنولوجي لـ TSMC في عملية 2nm يمكن أن يحفز تطوير المنتجات وترقية التكنولوجيا لشركات رائدة مثل Samsung و Intel في مجال العمليات المتقدمة.
توقع Zhou Peng أنه نظرًا لأنه من المقرر أن يتم إنتاج عملية TSMC التي يبلغ طولها 3 نانومتر بكميات كبيرة في عام 2021 ، فإن إطلاقها البالغ 2 نانومتر يمكن أن يكون بين 2023 و 2024. لذلك ، إذا أطلق TSMC بنجاح عملية 2 نانومتر ، فهل سيؤدي ذلك إلى تغيير نمط المسبك السوق في المستقبل؟ قال Zhou Peng إن الإطلاق الأول لعملية 2nm سيزيد بالتأكيد من حصة TSMC في سوق العمليات المتقدمة ، وقد يفتح الفجوة مع Samsung و Intel. بالطبع ، تعمل Samsung و Intel أيضًا بنشاط على تطوير البحث والتطوير. إن البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا العمليات مليء بالمتغيرات ، ويبقى أن نرى من الذي سيقود في النهاية في المستقبل.
فيما يتعلق بمنافسة العمليات المتقدمة في سوق المسابك ، قال Zhou Peng إن هذا النوع من المنافسة يمكن أن يجلب فوائد لصناعة الدوائر المتكاملة بأكملها والمستخدمين. "الطلب في السوق يقود إلى مزيد من التطوير لعمليات التصنيع المتقدمة. بغض النظر عمن هو قائد عمليات التصنيع المتقدمة في المستقبل ، فإن الفائدة النهائية ستكون صناعة الدوائر المتكاملة بأكملها وكل من يتمتع بالأداء العالي إلكتروني منتجات." وقال تشو بينغ للصحفيين.