Recientemente, se informó que TSMC ha logrado un gran avance en la investigación y el desarrollo del proceso avanzado de 2 nm y ha encontrado con éxito un camino para entrar en la puerta integral (GAA). la tecnología.
La búsqueda de procesos más avanzados mediante el uso de procesos maduros y característicos siempre ha sido la dirección de los fabricantes de chips como TSMC y Samsung. Anteriormente, Samsung declaró que tomaría la iniciativa en la introducción de la tecnología GAA en 3nm, expresando su ambición de convertirse en el líder mundial en la fundición de chips. Esta vez, TSMC ha logrado un gran avance en la investigación y el desarrollo del proceso de 2nm, lo que destaca su fuerte fuerza de investigación y desarrollo, y también intensifica la competencia entre los dos gigantes de la fundición de chips.
TSMC y Samsung compiten por procesos más avanzados
Después del nacimiento de la Ley de Moore, el tamaño de los chips es cada vez más pequeño y las empresas están constantemente explorando nuevos procesos y materiales para desarrollar semiconductor productos y mejorar el rendimiento. Mo Dakang, un experto en la Semiconductores industria, dijo al reportero de “China Electronics News” que la principal ruta de desarrollo actual del semiconductor La industria es la continua reducción de tamaño. La reducción de tamaño puede conducir a una mejor integración, un mejor rendimiento del producto y una reducción del costo del producto.
TSMC y Samsung son los líderes en la fundición de chips. Según TrendForce, en el segundo trimestre de este año, TSMC ganó el 51.5 % de la participación en la fundición de chips, encabezando la lista, seguida por Samsung con alrededor del 19 %. Jin Cunzhong, secretario general de la Asociación de Equipos Especiales de Electrónica de China, señaló que TSMC está por delante de Samsung en el programa de producción en masa de 7 nanómetros. Al respecto, Zhou Peng, vicedecano de la Escuela de Microelectrónica de la Universidad de Fudan, dio información más específica: TSMC anunció la producción en masa del proceso de 7 nanómetros en abril de 2018 y obtuvo clientes de Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm y otros clientes. Pedidos a granel de 7nm. Si bien Samsung anunció en octubre de 2018 que su proceso de 7 nm se produciría en masa, el retraso en el tiempo ha provocado la pérdida de una gran cantidad de pedidos de clientes.
En el campo de la fabricación avanzada, TSMC y Samsung siguen “compitiendo”. Tomando el proceso de 5 nm como ejemplo, TSMC ganó todos los pedidos de los próximos cuatro nuevos procesadores para iPhone de Apple en la segunda mitad de este año. Jin Cunzhong dijo a los periodistas que se espera que TSMC logre la producción en masa de 5 nanómetros este año, pero Samsung no puede hacerlo. Al ver que TSMC ganó una gran cantidad de pedidos de 5nm, Samsung no está dispuesto a quedarse atrás y anunció que transformará la base de chips de proceso de 7nm anterior en una base de producción de proceso de 5nm para proporcionar servicios de fundición de chips para fabricantes de terceros. tratando de usar la forma "rápida" de 5 nm para ponerse al día con TSMC. Se informa que Samsung obtuvo algunos pedidos de fundición de chips Qualcomm 5G y utilizará el proceso de 5 nm para producir chips.
En la competencia de procesos más avanzados, TSMC y Samsung siguen “persiguiéndome”. Zhou Peng presentó que Samsung ha invertido mucho dinero en la investigación y el desarrollo de procesos más avanzados. Al mismo tiempo, también ha ajustado la hoja de ruta del proceso de chips. Saltará el proceso de 4 nanómetros y aumentará directamente de 5 nanómetros a 3 nanómetros. En el proceso de 3 nanómetros Primero en anunciar que se utilizará la tecnología GAA. Samsung también ha fabricado MBCFET (transistores de efecto de campo de canales múltiples) basados en nanoláminas, que pueden mejorar significativamente Transistor rendimiento para reemplazar FinFET Transistor tecnología.
Mo Dakang dijo a los periodistas que aunque TSMC va a la zaga de Samsung en el cronograma de desarrollo de la arquitectura GAA, TSMC planea seguir usando la tecnología FinFET en el proceso de 3 nm. Reducir los cambios en las herramientas de producción puede mantener estable su estructura de costos y reducir los clientes. cambios de diseño, reducir sus costos de producción o producir mejores resultados. Zhou Peng dijo que TSMC comenzó a planificar un proceso de 3 nanómetros hace muchos años y planea lograr la producción en masa en 2021. En el próximo nodo, 2nm, TSMC parece estar un paso adelante, y esta vez han hecho un gran cambio. gran avance en el desarrollo de la investigación y el desarrollo de procesos avanzados de 2nm. Se informa que TSMC anunció que construirá una fábrica en el Parque Científico y Tecnológico del Sur en Taiwán, China, y comenzará la investigación y el desarrollo del proceso de 2 nanómetros. Se espera que entre en producción tan pronto como en 2024. Y Samsung tiene poca información sobre la investigación y el desarrollo del proceso de 2 nm.
¿Por qué TSMC está "liderando el camino" en la fabricación avanzada?
Bajo el “testigo” de la Ley de Moore, se ha intensificado la competencia por procesos más avanzados en fundición. Zhou Peng dijo a los periodistas que en términos de proceso de fabricación avanzado, los tres gigantes de fundición de chips TSMC, Samsung e Intel están en el primer campo. Intel tiene planes de lanzar 7nm (equivalente a 5nm) en 2021, pero aún se apega principalmente al nodo de 10nm, con la esperanza de hacer que 10nm sea "extremo", por lo que el campo de batalla de los nodos de proceso de 7nm e inferiores es solo TSMC. Y Samsung, mostrando un patrón de competencia oligárquica absoluta. Esta vez, TSMC ha logrado un gran avance en la investigación y el desarrollo de procesos avanzados de 2nm, lo que significa que TSMC se encuentra temporalmente en una posición de liderazgo en procesos más avanzados. Entonces, ¿por qué TSMC puede "liderar el camino" en procesos más avanzados?
Mo Dakang presentó que, de hecho, TSMC no está "luchando solo". TSMC pudo hacer avances en la tecnología de 2 nm "antes de tiempo", gracias al apoyo de un gran grupo detrás de ella. Se informa que TSMC siempre ha enfatizado que mantiene una actitud neutral en todo momento mientras hace OEM, no competirá con los clientes por pedidos y realmente puede anteponer los intereses de los clientes. Por lo tanto, TSMC ha podido establecer buenas relaciones con los clientes durante mucho tiempo, lo que hace que la cantidad de grupos de clientes (Apple, Xilinx, NVIDIA, etc.) que no tienen conflicto de intereses con TSMC sea muy grande. Después de que el chip ingresa al proceso de 3 nm, muchas tecnologías existentes son difíciles de satisfacer la demanda. Como fundición, TSMC no es una excepción. Debe resolverse de manera integral desde los aspectos de la arquitectura del dispositivo, la variación del proceso, los efectos térmicos, el equipo y los materiales. Sin embargo, debido a que TSMC tiene una gran base de clientes detrás, puede trabajar con TSMC para mejorar el rendimiento del proceso y reducir los costos para acelerar la producción en masa, que también es la clave de la capacidad de TSMC para "adelantarse" en el campo de 2nm.
Zhou Peng señaló que las ventajas de TSMC en la tecnología FinFET han brindado una gran ayuda para la investigación y el desarrollo de TSMC en el proceso avanzado de 2 nm, permitiéndole tomar la iniciativa. “A medida que el nodo del proceso se desarrolla a 3 nm, el canal del transistor se acorta aún más y la estructura FinFET encuentra la limitación del efecto de tunelización cuántica. GAA-FET es equivalente a una versión mejorada de FinFET, la puerta de FinFET envuelve el lado del canal 3 y el control de FinFET. El mecanismo de corriente de fuga de la puerta es similar, y la tecnología GAA envuelve los cuatro lados del canal para mejorar aún más la puerta. capacidad de controlar la corriente del canal. TSMC tiene una gran experiencia en el campo de la tecnología FinFET, y estas tecnologías se han acumulado para que TSMC se transforme con éxito de FinFET de 3 nm. actualización tecnológica.” Zhou Peng dijo a los periodistas.
Al mismo tiempo, TSMC también está listo para el soporte de equipos. Zhou Peng dijo que para realizar el proceso avanzado de 2 nanómetros, TSMC ha pedido equipos de litografía ultravioleta extrema (EUV) ASML en grandes cantidades. Sin embargo, Zhou Peng también señaló que la precisión de la litografía determina directamente la precisión del proceso. Para el proceso avanzado de 2 nm, aún queda por desarrollar la tecnología EUV con alta apertura numérica. La optimización de la fuente de luz y las herramientas de máscara, así como el rendimiento y la precisión de EUV son factores importantes para lograr avances en la tecnología de procesos más avanzada.
El avance de TSMC o estimular a otros fabricantes a actualizar la tecnología
Los grandes avances tecnológicos en procesos más avanzados afectarán a toda la integración circuito Estructura de la industria y del mercado. Zhou Peng dijo que aunque la evaluación de la tecnología de procesos debe considerar la densidad, el rendimiento y el consumo de energía de los transistores reales, la introducción de tecnologías importantes en procesos avanzados es de gran importancia para la industria de circuitos integrados y la estructura del mercado. “En el proceso de I+D de procesos avanzados, el costo de cada línea de producción de tecnología supera los 10 mil millones de dólares estadounidenses. Mayores costos de I+D y producción corresponden a desafíos técnicos más difíciles. Cada vez que la tecnología del proceso se acerca al límite físico, la estructura del transistor, la innovación y la sinergia de la litografía, la deposición, el grabado, la integración, el empaquetado y otras tecnologías pueden desempeñar un papel decisivo en el avance del techo de rendimiento del chip”. Zhou Peng dijo a los periodistas.
Zhou Peng también dijo a los periodistas que la investigación sobre nodos de procesos avanzados es crucial para el desarrollo de las fundiciones y de toda la industria de semiconductores, y que el retraso en la investigación y el desarrollo seguramente será superado o incluso reemplazado por procesos avanzados de otros fabricantes. Basándose en esto, Zhou Peng cree que el avance tecnológico de TSMC en el proceso de 2nm puede estimular el desarrollo de productos y la actualización tecnológica de empresas líderes como Samsung e Intel en el campo de los procesos avanzados.
Zhou Peng predijo que dado que el proceso de 3 nanómetros de TSMC está programado para ser producido en masa en 2021, su lanzamiento de 2 nanómetros podría ser entre 2023 y 2024. Entonces, si TSMC lanza con éxito el proceso de 2 nm, ¿cambiará esto el patrón de la fundición? mercado en el futuro? Zhou Peng dijo que el primer lanzamiento del proceso de 2nm definitivamente ampliará aún más la participación de TSMC en el mercado de procesos avanzados, e incluso puede abrir la brecha con Samsung e Intel. Por supuesto, Samsung e Intel también están avanzando activamente en I+D. La investigación y el desarrollo de la tecnología de procesos está llena de variables, y queda por ver quién liderará en el futuro.
Con respecto a la competencia de procesos avanzados en el mercado de fundición, Zhou Peng dijo que este tipo de competencia puede traer beneficios a toda la industria de circuitos integrados y a los usuarios. “La demanda del mercado impulsa el mayor desarrollo de procesos de fabricación avanzados. No importa quién sea el líder de los procesos de fabricación avanzados en el futuro, el beneficio final será toda la industria de circuitos integrados y todos los que disfrutan de un alto rendimiento. Electronic productos.” Zhou Peng dijo a los periodistas.