Kürzlich wurde berichtet, dass TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung von fortschrittlichen 2-nm-Prozessen erzielt und erfolgreich einen Weg gefunden hat, in das Gate-All-Around (GAA) einzudringen. Technologie.
Das Streben nach fortschrittlicheren Prozessen durch die Verwendung ausgereifter und charakteristischer Prozesse war schon immer die Richtung von Chipherstellern wie TSMC und Samsung. Zuvor hatte Samsung erklärt, dass es die Führung bei der Einführung der GAA-Technologie bei 3 nm übernehmen werde, und damit seinen Ehrgeiz zum Ausdruck gebracht, der weltweit führende Chiphersteller zu werden. Diesmal hat TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung des 2-nm-Prozesses erzielt, was seine starke Forschungs- und Entwicklungsstärke unterstreicht und auch den Wettbewerb zwischen den beiden Chip-Foundry-Giganten verschärft.
TSMC und Samsung konkurrieren um fortschrittlichere Prozesse
Nach der Geburt des Mooreschen Gesetzes wird die Größe der Chips immer kleiner und Unternehmen erforschen ständig neue Prozesse und Materialien, um sie zu entwickeln Halbleiter Produkte und Leistungssteigerung. Mo Dakang, ein Experte für die Halbleiter Industrie, sagte dem Reporter „China Electronics News“, dass der aktuelle Hauptentwicklungsweg der Halbleiter Industrie ist die kontinuierliche Verkleinerung. Die Reduzierung der Größe kann zu einer verbesserten Integration, einer verbesserten Produktleistung und geringeren Produktkosten führen.
TSMC und Samsung sind führend im Bereich Chip-Foundry. Laut TrendForce gewann TSMC im zweiten Quartal dieses Jahres 51.5 % des Chip-Foundry-Anteils und führte die Liste an, gefolgt von Samsung mit etwa 19 %. Jin Cunzhong, Generalsekretär der China Electronics Special Equipment Association, wies darauf hin, dass TSMC Samsung im Zeitplan für die 7-Nanometer-Massenproduktion voraus sei. Konkretere Angaben dazu machte Zhou Peng, stellvertretender Dekan der School of Microelectronics der Fudan University: TSMC kündigte bereits im April 7 die Massenproduktion des 2018-Nanometer-Prozesses an und gewann Kunden von Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm und andere Kunden. 7-nm-Massenbestellungen. Während Samsung im Oktober 2018 bekannt gab, dass sein 7-nm-Prozess in Serie produziert wird, hat die zeitliche Verzögerung dazu geführt, dass eine große Anzahl von Kundenaufträgen verloren gegangen sind.
Im Bereich Advanced Manufacturing „konkurrieren“ TSMC und Samsung weiterhin. Am Beispiel des 5-nm-Prozesses hat TSMC alle Aufträge für die kommenden vier neuen iPhone-Prozessoren von Apple in der zweiten Hälfte dieses Jahres erhalten. Jin Cunzhong sagte Reportern, dass TSMC voraussichtlich in diesem Jahr eine Massenproduktion von 5 Nanometern erreichen werde, Samsung dies jedoch nicht schaffen könne. Angesichts der Tatsache, dass TSMC eine große Anzahl von 5-nm-Aufträgen erhalten hat, ist Samsung nicht bereit, zurückgelassen zu werden, und kündigte an, dass es die vorherige 7-nm-Prozesschipbasis in eine 5-nm-Prozessproduktionsbasis umwandeln wird, um Chip-Foundry-Dienstleistungen für Dritthersteller anzubieten. versuchen, den 5-nm-Weg „Rush“ zu verwenden, um TSMC einzuholen. Es wird berichtet, dass Samsung einige 5G-Chip-Foundry-Aufträge von Qualcomm erhalten hat und den 5-nm-Prozess zur Herstellung von Chips verwenden wird.
Im Wettbewerb um fortschrittlichere Prozesse „jagen mich“ immer noch TSMC und Samsung. Zhou Peng stellte vor, dass Samsung viel Geld in die Forschung und Entwicklung fortschrittlicherer Verfahren investiert habe. Gleichzeitig hat sie auch die Chip-Prozess-Roadmap angepasst. Es überspringt den 4-Nanometer-Prozess und erhöht sich direkt von 5-Nanometer auf 3-Nanometer. Beim 3-Nanometer-Prozess wird zunächst bekannt gegeben, dass die GAA-Technologie zum Einsatz kommen wird. Samsung hat auch MBCFETs (Multi-Bridge-Channel Field Effect Transistors) auf der Basis von Nanoschichten hergestellt, die erheblich verbessern können Transistor Leistung, um FinFET zu ersetzen Transistor Technologie.
Mo Dakang sagte Reportern, dass, obwohl TSMC im Entwicklungsplan der GAA-Architektur hinter Samsung zurückbleibt, TSMC plant, weiterhin die FinFET-Technologie im 3-nm-Prozess zu verwenden. Die Reduzierung von Änderungen in Produktionswerkzeugen kann die Kostenstruktur stabil halten und Kunden reduzieren. Designänderungen vornehmen, ihre Produktionskosten senken oder bessere Ergebnisse erzielen. Zhou Peng sagte, dass TSMC vor vielen Jahren mit der Planung eines 3-Nanometer-Prozesses begonnen hat und plant, die Massenproduktion im Jahr 2021 zu erreichen. Beim nächsten Knoten, 2 nm, scheint TSMC einen Schritt voraus zu sein, und dieses Mal haben sie einen großen Schritt gemacht Durchbruch in der Entwicklung von 2-nm-Fortschrittsforschung und -entwicklung. Es wird berichtet, dass TSMC angekündigt hat, eine Fabrik im Southern Science and Technology Park in Taiwan, China, zu bauen und mit der Forschung und Entwicklung des 2-Nanometer-Prozesses zu beginnen. Es soll bereits 2024 in Produktion gehen. Und Samsung hat wenig Informationen über die Forschung und Entwicklung des 2-nm-Prozesses.
Warum ist TSMC „führend“ in der fortschrittlichen Fertigung?
Unter dem „Stab“ des Mooreschen Gesetzes hat sich der Wettbewerb um fortschrittlichere Prozesse in der Gießerei verschärft. Zhou Peng sagte gegenüber Reportern, dass die drei Chip-Giganten TSMC, Samsung und Intel in Bezug auf fortschrittliche Herstellungsverfahren im ersten Lager stehen. Intel plant, 7 nm (entspricht 5 nm) im Jahr 2021 auf den Markt zu bringen, hält aber immer noch hauptsächlich am 10-nm-Knoten fest, in der Hoffnung, 10 nm „extrem“ zu machen, sodass das Schlachtfeld von 7-nm- und niedrigeren Prozessknoten nur TSMC ist. Und Samsung zeigt ein absolut oligarchisches Wettbewerbsmuster. Diesmal hat TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung von fortschrittlichen 2-nm-Prozessen erzielt, was bedeutet, dass TSMC vorübergehend eine führende Position bei fortschrittlicheren Prozessen einnimmt. Warum ist TSMC also in der Lage, bei fortgeschritteneren Prozessen „voranzugehen“?
Mo Dakang stellte vor, dass TSMC tatsächlich nicht „allein kämpft“. TSMC konnte dank der Unterstützung einer großen Gruppe dahinter Durchbrüche in der 2-nm-Technologie „vor der Zeit“ erzielen. Es wird berichtet, dass TSMC immer betont hat, dass es bei OEMs jederzeit eine neutrale Haltung einnimmt, nicht mit Kunden um Aufträge konkurriert und die Interessen der Kunden wirklich an erste Stelle setzen kann. Daher konnte TSMC schon seit langem gute Beziehungen zu Kunden aufbauen, wodurch die Zahl der Kundengruppen (Apple, Xilinx, NVIDIA usw.), die keinen Interessenkonflikt mit TSMC haben, sehr groß ist. Nachdem der Chip in den 3-nm-Prozess eingetreten ist, können viele bestehende Technologien die Nachfrage nur schwer decken. Als Gießerei ist TSMC da keine Ausnahme. Es muss umfassend unter den Aspekten der Gerätearchitektur, Prozessvariation, thermischen Effekte, Ausrüstung und Materialien gelöst werden. Da TSMC jedoch einen riesigen Kundenstamm hinter sich hat, kann es mit TSMC zusammenarbeiten, um die Prozessausbeute zu verbessern und die Kosten zu senken, um die Massenproduktion zu beschleunigen, was auch der Schlüssel zu TSMCs Fähigkeit ist, im 2-nm-Bereich „vorauszusetzen“.
Zhou Peng wies darauf hin, dass die Vorteile von TSMC in der FinFET-Technologie die Forschung und Entwicklung von TSMC im fortgeschrittenen 2-nm-Prozess sehr unterstützt und es ihm ermöglicht haben, die Führung zu übernehmen. „Wenn sich der Prozessknoten auf 3 nm entwickelt, wird der Transistorkanal weiter verkürzt und die FinFET-Struktur stößt auf die Begrenzung des Quantentunneleffekts. GAA-FET entspricht einer verbesserten Version von FinFET, das Gate von FinFET umschließt die Seite von Kanal 3 und die FinFET-Steuerung. Der Mechanismus des Gate-Leckstroms ist ähnlich, und die GAA-Technologie umschließt alle vier Seiten des Kanals, um die Gates weiter zu verbessern Fähigkeit, den Kanalstrom zu steuern. TSMC verfügt über einen umfassenden Hintergrund auf dem Gebiet der FinFET-Technologie, und diese Technologien wurden für TSMC angesammelt, um erfolgreich von 3-nm-FinFET zu wechseln. Der Technologiewechsel zur 2-nm-GAA-Technologie hat eine wichtige Rolle bei der Förderung gespielt und den Iterationszyklus des fortschrittlichen Prozesses von TSMC erheblich verkürzt Technologie-Update.“ Zhou Peng gegenüber Reportern.
Gleichzeitig ist TSMC auch für den Gerätesupport bereit. Zhou Peng sagte, dass TSMC zur Realisierung des fortschrittlichen 2-Nanometer-Prozesses ASML-Ausrüstung für extreme Ultraviolett-Lithographie (EUV) in großen Mengen bestellt habe. Zhou Peng wies jedoch auch darauf hin, dass die Genauigkeit der Lithographie direkt die Genauigkeit des Prozesses bestimmt. Für den fortgeschrittenen Prozess von 2 nm muss noch die EUV-Technologie mit hoher numerischer Apertur entwickelt werden. Die Optimierung von Lichtquellen- und Maskenwerkzeugen sowie die Ausbeute und Genauigkeit von EUV sind allesamt wichtige Faktoren, um Durchbrüche in fortschrittlicheren Prozesstechnologien zu erzielen.
Der Durchbruch von TSMC oder der Anreiz für andere Hersteller, die Technologie zu aktualisieren
Wichtige technologische Durchbrüche in fortschrittlicheren Prozessen werden sich auf die gesamte integrierte Technologie auswirken Schaltung Branche und Marktstruktur. Zhou Peng sagte, dass, obwohl die Bewertung der Prozesstechnologie die Dichte, Leistung und den Stromverbrauch tatsächlicher Transistoren berücksichtigen muss, die Einführung wichtiger Technologien in fortschrittlichen Prozessen von großer Bedeutung für die Industrie der integrierten Schaltkreise und die Marktstruktur ist. „Im F&E-Prozess fortschrittlicher Prozesse übersteigen die Kosten jeder technologischen Produktionslinie 10 Milliarden US-Dollar. Höhere F&E- und Produktionskosten entsprechen schwierigeren technischen Herausforderungen. Wann immer sich die Prozesstechnologie dem physikalischen Limit nähert, kann die Transistorstruktur, die Innovation und Synergie von Lithografie, Abscheidung, Ätzung, Integration, Verpackung und anderen Technologien eine entscheidende Rolle beim Durchbruch der Chip-Leistungsgrenze spielen.“ Zhou Peng gegenüber Reportern.
Zhou Peng sagte Reportern auch, dass die Forschung an fortschrittlichen Prozessknoten für die Entwicklung von Gießereien und der gesamten Halbleiterindustrie von entscheidender Bedeutung sei und der Rückstand in Forschung und Entwicklung sicherlich durch fortschrittliche Prozesse anderer Hersteller übertroffen oder sogar ersetzt werde. Auf dieser Grundlage glaubt Zhou Peng, dass der technologische Durchbruch von TSMC im 2-nm-Prozess die Produktentwicklung und Technologie-Upgrades führender Unternehmen wie Samsung und Intel im Bereich fortschrittlicher Prozesse anregen kann.
Da der 3-Nanometer-Prozess von TSMC im Jahr 2021 in Serie produziert werden soll, sagte Zhou Peng voraus, dass die 2-Nanometer-Einführung zwischen 2023 und 2024 erfolgen könnte. Wenn TSMC also den 2-nm-Prozess erfolgreich einführt, wird dies das Muster der Gießerei verändern Markt in der Zukunft? Zhou Peng sagte, dass die erste Einführung des 2-nm-Prozesses den Anteil von TSMC am Markt für fortschrittliche Prozesse definitiv weiter ausbauen und möglicherweise sogar die Lücke zu Samsung und Intel öffnen werde. Natürlich treiben auch Samsung und Intel R&D aktiv voran. Die Forschung und Entwicklung der Verfahrenstechnik ist voller Variablen, und es bleibt abzuwarten, wer in Zukunft führend sein wird.
In Bezug auf den Wettbewerb fortschrittlicher Prozesse auf dem Gießereimarkt sagte Zhou Peng, dass diese Art von Wettbewerb Vorteile für die gesamte Industrie integrierter Schaltkreise und die Anwender bringen kann. „Die Marktnachfrage treibt die Weiterentwicklung fortschrittlicher Fertigungsverfahren voran. Unabhängig davon, wer in Zukunft führend bei fortschrittlichen Herstellungsprozessen ist, der ultimative Nutzen wird der gesamten Industrie für integrierte Schaltkreise und allen, die sich an Hochleistung erfreuen, zugute kommen elektronisch Produkte." Zhou Peng gegenüber Reportern.