Récemment, il a été rapporté que TSMC avait réalisé une percée majeure dans la recherche et le développement de processus avancés de 2 nm et avait réussi à trouver une voie pour pénétrer dans le gate-all-around (GAA). sans souci.
La poursuite de processus plus avancés en utilisant des processus matures et caractéristiques a toujours été la direction des fabricants de puces tels que TSMC et Samsung. Auparavant, Samsung avait déclaré qu'il prendrait l'initiative d'introduire la technologie GAA à 3 nm, exprimant son ambition de devenir le leader mondial de la fonderie de puces. Cette fois, TSMC a fait une percée majeure dans la recherche et le développement du procédé 2 nm, ce qui met en évidence sa forte force de recherche et développement, et intensifie également la concurrence entre les deux géants de la fonderie de puces.
TSMC et Samsung se disputent des processus plus avancés
Après la naissance de la loi de Moore, la taille des puces devient de plus en plus petite et les entreprises explorent constamment de nouveaux procédés et matériaux pour développer semi-conducteur produits et améliorer les performances. Mo Dakang, spécialiste de la Semi-conducteurs industrie, a déclaré au journaliste de « China Electronics News » que la principale voie de développement actuelle du semi-conducteur l’industrie est la réduction continue de la taille. La réduction de la taille peut conduire à une meilleure intégration, à de meilleures performances du produit et à une réduction du coût du produit.
TSMC et Samsung sont les leaders de la fonderie de puces. Selon TrendForce, au deuxième trimestre de cette année, TSMC a remporté 51.5 % de la part de la fonderie de puces, en tête de liste, suivi de Samsung avec environ 19 %. Jin Cunzhong, secrétaire général de la China Electronics Special Equipment Association, a souligné que TSMC est en avance sur Samsung dans le calendrier de production de masse de 7 nanomètres. A cet égard, Zhou Peng, doyen adjoint de l'école de microélectronique de l'université de Fudan, a donné des informations plus précises : TSMC a annoncé la production en série du procédé 7 nanomètres dès avril 2018, et a obtenu des clients d'Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm et d'autres clients. Commandes en gros de 7 nm. Alors que Samsung a annoncé en octobre 2018 que son procédé 7 nm était produit en série, le décalage dans le temps a entraîné la perte d'un grand nombre de commandes clients.
Dans le domaine de la fabrication de pointe, TSMC et Samsung continuent de "se concurrencer". En prenant le processus 5 nm comme exemple, TSMC a remporté toutes les commandes des quatre nouveaux processeurs iPhone d'Apple au cours du second semestre de cette année. Jin Cunzhong a déclaré aux journalistes que TSMC devrait atteindre une production de masse de 5 nanomètres cette année, mais Samsung ne peut pas le faire. Voyant que TSMC a remporté un grand nombre de commandes de 5 nm, Samsung ne veut pas être laissé pour compte et a annoncé qu'il transformerait l'ancienne base de puces de processus de 7 nm en une base de production de processus de 5 nm pour fournir des services de fonderie de puces aux fabricants tiers, essayer d'utiliser le moyen «précipité» de 5 nm pour rattraper TSMC. Il est rapporté que Samsung a obtenu des commandes de fonderie de puces Qualcomm 5G et utilisera le processus 5 nm pour produire des puces.
Dans la compétition des procédés plus avancés, TSMC et Samsung sont toujours « à ma poursuite ». Zhou Peng a annoncé que Samsung avait investi beaucoup d'argent dans la recherche et le développement de processus plus avancés. Dans le même temps, il a également ajusté la feuille de route du processus de puce. Il sautera le processus de 4 nanomètres et passera directement de 5 nanomètres à 3 nanomètres. Dans le procédé 3 nanomètres Premier à annoncer que la technologie GAA sera utilisée. Samsung a également fabriqué des MBCFET (Multi-Bridge-Channel Field Effect Transistors) basés sur des nanofeuilles, qui peuvent considérablement améliorer Transistor performances pour remplacer le FinFET Transistor .
Mo Dakang a déclaré aux journalistes que bien que TSMC soit en retard sur Samsung dans le calendrier de développement de l'architecture GAA, TSMC prévoit de continuer à utiliser la technologie FinFET dans le processus 3 nm. La réduction des changements dans les outils de production peut maintenir sa structure de coûts stable et réduire les clients. modifier la conception, réduire leurs coûts de production ou produire de meilleurs résultats. Zhou Peng a déclaré que TSMC a commencé à planifier un processus de 3 nanomètres il y a de nombreuses années et prévoit d'atteindre une production de masse en 2021. Au prochain nœud, 2 nm, TSMC semble avoir une longueur d'avance, et cette fois, ils ont fait un grand pas en avant. percée dans le développement de la recherche et du développement de processus avancés de 2 nm. Il est rapporté que TSMC a annoncé qu'il construirait une usine dans le parc scientifique et technologique du Sud à Taïwan, en Chine, et commencerait la recherche et le développement du procédé à 2 nanomètres. Il devrait être mis en production dès 2024. Et Samsung a peu d'informations sur la recherche et le développement du procédé 2nm.
Pourquoi TSMC « ouvre-t-il la voie » dans la fabrication de pointe ?
Sous le « bâton » de la loi de Moore, la concurrence pour des procédés plus avancés en fonderie s'est intensifiée. Zhou Peng a déclaré aux journalistes qu'en termes de processus de fabrication avancés, les trois géants de la fonderie de puces TSMC, Samsung et Intel sont dans le premier camp. Intel prévoit de lancer 7 nm (équivalent à 5 nm) en 2021, mais il s'en tient toujours principalement au nœud 10 nm, dans l'espoir de rendre le 10 nm «extrême», de sorte que le champ de bataille de 7 nm et des nœuds de processus inférieurs n'est que TSMC. Et Samsung, montrant un modèle de concurrence oligarchique absolu. Cette fois, TSMC a fait une percée majeure dans la recherche et le développement de processus avancés de 2 nm, ce qui signifie que TSMC occupe temporairement une position de leader dans des processus plus avancés. Alors, pourquoi TSMC est-il capable de "montrer la voie" dans des processus plus avancés ?
Mo Dakang a introduit qu'en fait, TSMC ne "se bat pas seul". TSMC a pu faire des percées dans la technologie 2 nm "en avance", grâce au soutien d'un énorme groupe derrière lui. Il est rapporté que TSMC a toujours insisté sur le fait qu'il maintient une attitude neutre à tout moment lorsqu'il fait de l'OEM, qu'il ne concurrencera pas les clients pour les commandes et qu'il peut vraiment faire passer les intérêts des clients en premier. Par conséquent, TSMC a pu établir de bonnes relations avec ses clients depuis longtemps, ce qui rend très important le nombre de groupes de clients (Apple, Xilinx, NVIDIA, etc.) qui n'ont aucun conflit d'intérêts avec TSMC. Une fois la puce entrée dans le processus 3 nm, de nombreuses technologies existantes ont du mal à répondre à la demande. En tant que fonderie, TSMC ne fait pas exception. Il doit être résolu de manière globale à partir des aspects de l'architecture de l'appareil, des variations de processus, des effets thermiques, de l'équipement et des matériaux. Cependant, comme TSMC a une énorme clientèle derrière lui, il peut travailler avec TSMC pour améliorer le rendement du processus et réduire les coûts afin d'accélérer la production de masse, ce qui est également la clé de la capacité de TSMC à « anticiper » dans le domaine de 2 nm.
Zhou Peng a souligné que les avantages de TSMC dans la technologie FinFET ont grandement aidé la recherche et le développement de TSMC dans le processus avancé de 2 nm, lui permettant de prendre les devants. "Au fur et à mesure que le nœud de processus se développe à 3 nm, le canal du transistor est encore raccourci et la structure FinFET rencontre la limitation de l'effet tunnel quantique. GAA-FET équivaut à une version améliorée de FinFET, la porte de FinFET enveloppe le côté du canal 3 et le contrôle FinFET. Le mécanisme du courant de fuite de porte est similaire et la technologie GAA enveloppe les quatre côtés du canal pour améliorer encore la porte. possibilité de contrôler le courant du canal. TSMC a une expérience approfondie dans le domaine de la technologie FinFET, et ces technologies ont été accumulées pour que TSMC passe avec succès du FinFET 3 nm. Le passage de la technologie à la technologie GAA 2 nm a joué un rôle important dans la promotion, raccourcissant considérablement le cycle d'itération du processus avancé de TSMC. mise à jour technologique. Zhou Peng a déclaré aux journalistes.
Dans le même temps, TSMC est également prêt pour le support d'équipement. Zhou Peng a déclaré qu'afin de réaliser le processus avancé de 2 nanomètres, TSMC a commandé de grandes quantités d'équipements de lithographie ultraviolette extrême (EUV) ASML. Cependant, Zhou Peng a également souligné que la précision de la lithographie détermine directement la précision du processus. Pour le processus avancé de 2 nm, la technologie EUV à grande ouverture numérique doit encore être développée. L'optimisation des outils de source lumineuse et de masque, ainsi que le rendement et la précision de l'EUV sont tous des facteurs importants pour réaliser des percées dans les technologies de processus plus avancées.
La percée de TSMC ou inciter d'autres fabricants à mettre à niveau la technologie
Des percées technologiques majeures dans des processus plus avancés affecteront l'ensemble de circuit l'industrie et la structure du marché. Zhou Peng a déclaré que bien que l'évaluation de la technologie des processus doive tenir compte de la densité, des performances et de la consommation d'énergie des transistors réels, l'introduction de technologies majeures dans les processus avancés est d'une grande importance pour l'industrie des circuits intégrés et la structure du marché. « Dans le processus de R&D des processus avancés, le coût de chaque ligne de production technologique dépasse 10 milliards de dollars américains. Des coûts de R&D et de production plus élevés correspondent à des défis techniques plus difficiles. Chaque fois que la technologie de processus approche de la limite physique, la structure du transistor, l'innovation et la synergie de la lithographie, du dépôt, de la gravure, de l'intégration, de l'emballage et d'autres technologies peuvent jouer un rôle décisif dans la percée du plafond de performance des puces. Zhou Peng a déclaré aux journalistes.
Zhou Peng a également déclaré aux journalistes que la recherche sur les nœuds de processus avancés est cruciale pour le développement des fonderies et de l'ensemble de l'industrie des semi-conducteurs, et que le retard dans la recherche et le développement sera sûrement dépassé ou même remplacé par des processus avancés d'autres fabricants. Sur cette base, Zhou Peng estime que la percée technologique de TSMC dans le processus 2 nm peut stimuler le développement de produits et la mise à niveau technologique de sociétés leaders telles que Samsung et Intel dans le domaine des processus avancés.
Zhou Peng a prédit que puisque le procédé 3 nanomètres de TSMC devrait être produit en série en 2021, son déploiement à 2 nanomètres pourrait se situer entre 2023 et 2024. Ainsi, si TSMC lance avec succès le procédé 2 nm, cela changera-t-il le modèle de la fonderie ? marché à l'avenir? Zhou Peng a déclaré que le premier lancement du processus 2 nm augmentera certainement la part de marché de TSMC sur le marché des processus avancés, et pourrait même ouvrir l'écart avec Samsung et Intel. Bien sûr, Samsung et Intel font également progresser activement la R&D. La recherche et le développement de la technologie des procédés sont pleins de variables, et il reste à voir qui finira par diriger à l'avenir.
Concernant la concurrence des processus avancés sur le marché de la fonderie, Zhou Peng a déclaré que ce type de concurrence peut apporter des avantages à l'ensemble de l'industrie des circuits intégrés et aux utilisateurs. « La demande du marché stimule le développement de procédés de fabrication avancés. Peu importe qui sera le leader des processus de fabrication avancés à l'avenir, l'avantage ultime sera l'ensemble de l'industrie des circuits intégrés et tous ceux qui aiment les hautes performances. Electronique des produits." Zhou Peng a déclaré aux journalistes.