Recentemente, è stato riferito che TSMC ha fatto un importante passo avanti nella ricerca e nello sviluppo del processo avanzato a 2 nm e ha trovato con successo un percorso per entrare nel gate-all-around (GAA) la tecnologia.
La ricerca di processi più avanzati utilizzando processi maturi e caratteristici è sempre stata la direzione di produttori di chip come TSMC e Samsung. In precedenza, Samsung aveva dichiarato che avrebbe assunto un ruolo guida nell'introduzione della tecnologia GAA a 3 nm, esprimendo la sua ambizione di diventare il leader globale della fonderia di chip. Questa volta, TSMC ha compiuto un importante passo avanti nella ricerca e nello sviluppo del processo a 2 nm, che evidenzia la sua forte forza di ricerca e sviluppo e intensifica anche la concorrenza tra i due giganti della fonderia di chip.
TSMC, Samsung competono per processi più avanzati
Dopo la nascita della legge di Moore, le dimensioni dei chip stanno diventando sempre più piccole e le aziende esplorano costantemente nuovi processi e materiali da sviluppare semiconduttore prodotti e migliorare le prestazioni. Mo Dakang, un esperto di Semiconduttore industria, ha detto al giornalista “China Electronics News” che l'attuale principale percorso di sviluppo del semiconduttore L’industria è la continua riduzione delle dimensioni. La riduzione delle dimensioni può portare a una migliore integrazione, a migliori prestazioni del prodotto e a una riduzione dei costi del prodotto.
TSMC e Samsung sono i leader nella fonderia di chip. Secondo TrendForce, nel secondo trimestre di quest'anno, TSMC ha conquistato il 51.5% della quota di chip foundry, in cima alla lista, seguita da Samsung con circa il 19%. Jin Cunzhong, segretario generale della China Electronics Special Equipment Association, ha sottolineato che TSMC è davanti a Samsung nel programma di produzione di massa a 7 nanometri. A tal proposito, Zhou Peng, vice preside della School of Microelectronics dell'Università di Fudan, ha fornito informazioni più specifiche: TSMC ha annunciato la produzione in serie del processo a 7 nanometri già nell'aprile 2018, e ha ottenuto clienti da Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm e altri clienti. Ordini all'ingrosso di 7 nm. Mentre Samsung ha annunciato nell'ottobre 2018 che il suo processo a 7 nm è stato prodotto in serie, il ritardo nel tempo ha portato alla perdita di un gran numero di ordini dei clienti.
Nel campo della produzione avanzata, TSMC e Samsung continuano a “competere”. Prendendo come esempio il processo a 5 nm, TSMC si è aggiudicata tutti gli ordini per i prossimi quattro nuovi processori per iPhone di Apple nella seconda metà di quest'anno. Jin Cunzhong ha detto ai giornalisti che TSMC dovrebbe raggiungere una produzione di massa di 5 nanometri quest'anno, ma Samsung non può farlo. Vedendo che TSMC ha vinto un gran numero di ordini a 5 nm, Samsung non è disposta a rimanere indietro e ha annunciato che trasformerà la precedente base di chip di processo a 7 nm in una base di produzione di processo a 5 nm per fornire servizi di fonderia di chip per produttori di terze parti, cercando di usare il modo "fretta" a 5 nm per mettersi al passo con TSMC. È stato riferito che Samsung ha ottenuto alcuni ordini di fonderia di chip Qualcomm 5G e utilizzerà il processo a 5 nm per produrre chip.
Nella competizione dei processi più avanzati, TSMC e Samsung mi stanno ancora “inseguendo”. Zhou Peng ha introdotto che Samsung ha investito molti soldi nella ricerca e nello sviluppo di processi più avanzati. Allo stesso tempo, ha anche adattato la roadmap del processo di chip. Salterà il processo a 4 nanometri e aumenterà direttamente da 5 nanometri a 3 nanometri. Nel processo a 3 nanometri Primo ad annunciare che verrà utilizzata la tecnologia GAA. Samsung ha anche fabbricato MBCFET (transistor a effetto di campo multicanale) basati su nanosheet, che possono migliorare significativamente Transistor prestazioni per sostituire FinFET Transistor tecnologia.
Mo Dakang ha detto ai giornalisti che sebbene TSMC sia in ritardo rispetto a Samsung nel programma di sviluppo dell'architettura GAA, TSMC prevede di utilizzare ancora la tecnologia FinFET nel processo a 3 nm. La riduzione dei cambiamenti negli strumenti di produzione può mantenere stabile la struttura dei costi e ridurre i clienti. modifiche di progettazione, ridurre i costi di produzione o produrre risultati migliori. Zhou Peng ha affermato che TSMC ha iniziato a pianificare un processo a 3 nanometri molti anni fa e prevede di raggiungere la produzione di massa nel 2021. Al nodo successivo, 2nm, TSMC sembra essere un passo avanti e questa volta ha realizzato un importante svolta nello sviluppo di ricerca e sviluppo di processi avanzati a 2 nm. È stato riferito che TSMC ha annunciato che costruirà una fabbrica nel Southern Science and Technology Park a Taiwan, in Cina, e avvierà la ricerca e lo sviluppo del processo a 2 nanometri. Dovrebbe essere messo in produzione non appena 2024. E Samsung ha poche informazioni sulla ricerca e lo sviluppo del processo a 2 nm.
Perché TSMC è "all'avanguardia" nella produzione avanzata?
Sotto il “testimone” della legge di Moore, la competizione per processi più avanzati in fonderia si è intensificata. Zhou Peng ha detto ai giornalisti che in termini di processo di produzione avanzato, i tre giganti della fonderia di chip TSMC, Samsung e Intel sono nel primo campo. Intel ha in programma di lanciare 7nm (equivalenti a 5nm) nel 2021, ma si attiene ancora principalmente al nodo a 10nm, sperando di rendere i 10nm "estremi", quindi il campo di battaglia dei nodi di processo a 7nm e inferiori è solo TSMC. E Samsung, che mostra un modello di concorrenza oligarchico assoluto. Questa volta, TSMC ha compiuto un importante passo avanti nella ricerca e nello sviluppo di processi avanzati a 2 nm, il che significa che TSMC è temporaneamente in una posizione di leadership nei processi più avanzati. Quindi, perché TSMC è in grado di "fare da apripista" in processi più avanzati?
Mo Dakang ha introdotto che in realtà TSMC non sta "combattendo da solo". TSMC è stata in grado di fare progressi nella tecnologia a 2 nm "in anticipo", grazie al supporto di un enorme gruppo dietro di essa. È stato riferito che TSMC ha sempre sottolineato di mantenere un atteggiamento neutrale in ogni momento mentre fa OEM, non competerà con i clienti per gli ordini e può davvero mettere al primo posto gli interessi dei clienti. Pertanto, TSMC è stata in grado di stabilire buoni rapporti con i clienti per molto tempo, rendendo molto ampio il numero di gruppi di clienti (Apple, Xilinx, NVIDIA, ecc.) che non hanno conflitti di interesse con TSMC. Dopo che il chip è entrato nel processo a 3 nm, molte tecnologie esistenti hanno difficoltà a soddisfare la domanda. Come fonderia, TSMC non fa eccezione. Deve essere risolto in modo completo dagli aspetti dell'architettura del dispositivo, della variazione del processo, degli effetti termici, delle apparecchiature e dei materiali. Tuttavia, poiché TSMC ha alle spalle un'enorme base di clienti, può collaborare con TSMC per migliorare la resa del processo e ridurre i costi per accelerare la produzione di massa, che è anche la chiave della capacità di TSMC di "anticipare" nel campo 2nm.
Zhou Peng ha sottolineato che i vantaggi di TSMC nella tecnologia FinFET hanno fornito un grande aiuto alla ricerca e allo sviluppo di TSMC nel processo avanzato a 2 nm, consentendole di assumere un ruolo guida. “Man mano che il nodo di processo si sviluppa a 3 nm, il canale del transistor viene ulteriormente accorciato e la struttura FinFET incontra la limitazione dell'effetto di tunneling quantistico. GAA-FET è equivalente a una versione migliorata di FinFET, il gate di FinFET avvolge il lato del canale 3 e il controllo FinFET Il meccanismo della corrente di dispersione del gate è simile e la tecnologia GAA avvolge tutti e quattro i lati del canale per migliorare ulteriormente il gate capacità di controllare la corrente del canale. TSMC ha una profonda esperienza nel campo della tecnologia FinFET e queste tecnologie sono state accumulate per consentire a TSMC di trasformarsi con successo da 3nm FinFET Il passaggio tecnologico alla tecnologia 2nm GAA ha svolto un ruolo importante nella promozione, accorciando notevolmente il ciclo di iterazione del processo avanzato di TSMC aggiornamento tecnologico”. Zhou Peng ha detto ai giornalisti.
Allo stesso tempo, TSMC è pronta anche per il supporto delle apparecchiature. Zhou Peng ha affermato che per realizzare il processo avanzato a 2 nanometri, TSMC ha ordinato apparecchiature per litografia ultravioletta estrema (EUV) ASML in grandi quantità. Tuttavia, Zhou Peng ha anche sottolineato che l'accuratezza della litografia determina direttamente l'accuratezza del processo. Per il processo avanzato di 2 nm, la tecnologia EUV con apertura numerica elevata deve ancora essere sviluppata. L'ottimizzazione della sorgente luminosa e degli strumenti maschera, nonché la resa e l'accuratezza dell'EUV sono tutti fattori importanti per ottenere progressi nella tecnologia di processo più avanzata.
La svolta di TSMC o stimolare altri produttori ad aggiornare la tecnologia
Importanti scoperte tecnologiche nei processi più avanzati influenzeranno l'intero integrato circuito settore e struttura del mercato. Zhou Peng ha affermato che sebbene la valutazione della tecnologia di processo debba considerare la densità, le prestazioni e il consumo energetico dei transistor reali, l'introduzione delle principali tecnologie nei processi avanzati è di grande importanza per l'industria dei circuiti integrati e la struttura del mercato. “Nel processo di ricerca e sviluppo di processi avanzati, il costo di ciascuna linea di produzione tecnologica supera i 10 miliardi di dollari USA. Maggiori costi di R&S e di produzione corrispondono a sfide tecniche più difficili. Ogni volta che la tecnologia di processo si avvicina al limite fisico, la struttura del transistor, l'innovazione e la sinergia di litografia, deposizione, incisione, integrazione, confezionamento e altre tecnologie possono svolgere un ruolo decisivo nella svolta del limite delle prestazioni del chip. Zhou Peng ha detto ai giornalisti.
Zhou Peng ha anche detto ai giornalisti che la ricerca sui nodi di processo avanzati è cruciale per lo sviluppo delle fonderie e dell'intera industria dei semiconduttori, e il ritardo nella ricerca e nello sviluppo sarà sicuramente superato o addirittura sostituito da processi avanzati di altri produttori. Sulla base di ciò, Zhou Peng ritiene che la svolta tecnologica di TSMC nel processo a 2 nm possa stimolare lo sviluppo del prodotto e l'aggiornamento tecnologico di aziende leader come Samsung e Intel nel campo del processo avanzato.
Zhou Peng ha previsto che, poiché il processo a 3 nanometri di TSMC dovrebbe essere prodotto in serie nel 2021, il suo lancio a 2 nanometri potrebbe avvenire tra il 2023 e il 2024. Quindi, se TSMC lancia con successo il processo a 2 nm, questo cambierà il modello della fonderia? mercato in futuro? Zhou Peng ha affermato che il primo lancio del processo a 2 nm amplierà sicuramente ulteriormente la quota di TSMC nel mercato dei processi avanzati e potrebbe persino aprire il divario con Samsung e Intel. Naturalmente, anche Samsung e Intel stanno attivamente promuovendo la ricerca e lo sviluppo. La ricerca e lo sviluppo della tecnologia di processo sono pieni di variabili e resta da vedere chi alla fine guiderà in futuro.
Per quanto riguarda la concorrenza dei processi avanzati nel mercato della fonderia, Zhou Peng ha affermato che questo tipo di concorrenza può portare vantaggi all'intera industria dei circuiti integrati e agli utenti. “La domanda del mercato guida l'ulteriore sviluppo di processi di produzione avanzati. Indipendentemente da chi sarà il leader dei processi di produzione avanzati in futuro, il vantaggio finale sarà l'intero settore dei circuiti integrati e tutti coloro che godono di prestazioni elevate Elettronico prodotti." Zhou Peng ha detto ai giornalisti.