최근 TSMC가 2nm 첨단 공정 연구개발에서 획기적인 성과를 거두며 GAA(Gate-All-Around) 진입 경로를 성공적으로 찾은 것으로 전해지고 있습니다. technology.
성숙하고 특징적인 프로세스를 사용하여 보다 진보된 프로세스를 추구하는 것은 항상 TSMC 및 삼성과 같은 칩 제조업체의 방향이었습니다. 앞서 삼성은 3나노 공정에서 GAA 기술 도입에 앞장서겠다고 밝히며 글로벌 칩 파운드리 리더가 되겠다는 포부를 밝혔다. 이번에 TSMC는 강력한 연구 개발 강점을 강조하고 두 칩 파운드리 거대 기업 간의 경쟁을 강화하는 2nm 공정의 연구 개발에서 중대한 돌파구를 마련했습니다.
TSMC, 삼성과 첨단 공정 경쟁
무어의 법칙이 탄생한 이후 칩의 크기는 점점 작아지고 있으며, 기업들은 끊임없이 새로운 공정과 소재를 연구하여 개발하고 있습니다. 반도체 제품 및 성능을 향상시킵니다. Mo Dakang 전문가는 반도체 업계는 "China Electronics News" 기자에게 현재의 주요 개발 경로는 다음과 같다고 말했습니다. 반도체 산업은 지속적으로 규모를 축소하고 있다. 크기가 줄어들면 통합성이 향상되고 제품 성능이 향상되며 제품 비용이 절감될 수 있습니다.
TSMC와 삼성은 칩 파운드리의 선두주자입니다. 트렌드포스에 따르면 올해 51.5분기 TSMC가 칩 파운드리 점유율 19%를 차지하며 7위를 차지했고, 삼성이 약 7%로 그 뒤를 이었다. 중국전자특수장비협회 진춘종 사무총장은 TSMC가 2018나노 양산 일정에서 삼성보다 앞서 있다고 지적했다. 이와 관련하여 Fudan University의 School of Microelectronics의 Zhou Peng 부학장은 보다 구체적인 정보를 제공했습니다. TSMC는 빠르면 7년 2018월에 7nm 공정의 대량 생산을 발표하고 Apple, Huawei HiSilicon, AMD로부터 고객을 확보했습니다. , Qualcomm 및 기타 고객. 대량 XNUMXnm 주문. 삼성은 XNUMX년 XNUMX월 XNUMXnm 공정을 양산한다고 발표했지만 시간 지연으로 인해 많은 고객 주문이 손실되었습니다.
첨단 제조 분야에서 TSMC와 삼성은 계속해서 "경쟁"하고 있습니다. 5nm 공정을 예로 들면, TSMC는 올해 하반기에 출시될 Apple의 새로운 iPhone 프로세서 5개에 대한 모든 주문을 따냈습니다. Jin Cunzhong은 기자들에게 TSMC가 올해 5나노미터의 대량 생산을 달성할 것으로 예상되지만 삼성은 그것을 할 수 없다고 말했습니다. TSMC가 7nm 수주를 많이 따낸 것을 보고 삼성은 뒤쳐지지 않고 기존 5nm 공정 칩 기반을 5nm 공정 생산 기반으로 전환해 타사 제조업체에 칩 파운드리 서비스를 제공할 것이라고 밝혔습니다. TSMC를 따라잡기 위해 "돌진" 5nm 방식을 사용하려고 합니다. 삼성은 일부 Qualcomm 5G 칩 파운드리 주문을 획득했으며 XNUMXnm 공정을 사용하여 칩을 생산할 것으로 알려졌습니다.
고급 공정 경쟁에서 TSMC와 삼성은 여전히 "나를 쫓고 있다". Zhou Peng은 삼성이 보다 진보된 프로세스의 연구 개발에 많은 돈을 투자했다고 소개했습니다. 동시에 칩 공정 로드맵도 조정했다. 4나노 공정을 건너뛰고 5나노에서 3나노로 바로 늘어난다. 3나노미터 공정에서 GAA 기술이 사용될 것이라고 가장 먼저 알립니다. 삼성은 또한 나노시트를 기반으로 MBCFET(Multi-Bridge-Channel Field Effect Transistors)를 제작했습니다. 트랜지스터 FinFET 대체 성능 트랜지스터 기술.
Mo Dakang은 기자들에게 TSMC가 GAA 아키텍처 개발 일정에서 삼성보다 뒤쳐지지만 TSMC는 3nm 공정에서 FinFET 기술을 계속 사용할 계획이라고 말했습니다. 생산 도구의 변경을 줄이면 비용 구조를 안정적으로 유지하고 고객을 줄일 수 있습니다. 디자인 변경, 생산 비용 절감 또는 더 나은 결과 생성. Zhou Peng은 TSMC가 수년 전부터 3nm 공정 계획을 시작했으며 2021년에 대량 생산을 달성할 계획이라고 말했습니다. 2nm 고급 프로세스 연구 및 개발 개발의 돌파구. TSMC가 중국 대만 남부 과학기술단지에 공장을 짓고 2나노 공정 연구개발에 들어간다고 밝힌 것으로 전해졌다. 빠르면 2년에 생산에 들어갈 것으로 예상됩니다. 그리고 삼성은 2024nm 공정의 연구 개발에 대한 정보가 거의 없습니다.
TSMC가 첨단 제조 분야에서 "선도"하는 이유는 무엇입니까?
무어의 법칙의 "배턴" 아래에서 파운드리의 고급 프로세스를 위한 경쟁이 치열해졌습니다. Zhou Peng은 첨단 제조 공정 측면에서 TSMC, 삼성 및 인텔의 7대 칩 파운드리 거대 기업이 첫 번째 진영에 있다고 기자들에게 말했습니다. Intel은 5년에 2021nm(10nm에 해당)를 출시할 계획이지만 여전히 10nm 노드를 "극단"으로 만들기를 희망하면서 주로 7nm 노드를 고수하고 있으므로 2nm 이하 프로세스 노드의 전장은 TSMC뿐입니다. 그리고 절대적인 과두적 경쟁 패턴을 보이는 삼성. 이번에 TSMC는 XNUMXnm 고급 공정의 연구 개발에서 중대한 돌파구를 마련했습니다. 이는 TSMC가 일시적으로 고급 공정에서 선도적인 위치에 있음을 의미합니다. 그렇다면 TSMC가 고급 프로세스에서 "선도"할 수 있는 이유는 무엇입니까?
Mo Dakang은 실제로 TSMC가 "혼자 싸우는 것"이 아니라고 소개했습니다. TSMC는 거대한 그룹의 지원 덕분에 "미리" 2nm 기술에서 돌파구를 만들 수 있었습니다. TSMC는 OEM을 하면서 항상 중립적인 자세를 유지하고, 고객과 발주 경쟁을 하지 않으며, 진정으로 고객의 이익을 최우선으로 할 수 있다는 점을 늘 강조해온 것으로 전해졌다. 따라서 TSMC는 오랫동안 고객과 좋은 관계를 구축할 수 있었고 TSMC와 이해관계가 상충되지 않는 고객 그룹(Apple, Xilinx, NVIDIA 등)이 매우 많습니다. 칩이 3nm 공정에 들어간 후에는 많은 기존 기술이 수요를 충족시키기 어렵습니다. 파운드리로서 TSMC도 예외는 아닙니다. 장치 구조, 공정 변동, 열 효과, 장비 및 재료 측면에서 종합적으로 해결해야 합니다. 그러나 TSMC는 거대한 고객 기반을 가지고 있기 때문에 TSMC와 협력하여 공정 수율을 개선하고 비용을 절감하여 대량 생산 속도를 높일 수 있으며 이는 TSMC가 2nm 분야에서 "선점"할 수 있는 능력의 핵심이기도 합니다.
Zhou Peng은 FinFET 기술에서 TSMC의 장점이 2nm 고급 공정에서 TSMC의 연구 개발에 큰 도움을 주어 선두를 차지할 수 있게 했다고 지적했습니다. “프로세스 노드가 3nm로 발전함에 따라 트랜지스터 채널이 더 짧아지고 FinFET 구조는 양자 터널링 효과의 한계에 직면합니다. GAA-FET는 FinFET의 개선된 버전과 동일하며 FinFET의 게이트는 채널 3 측을 감싸고 FinFET 제어 게이트 누설 전류의 메커니즘은 유사하며 GAA 기술은 채널의 3면을 모두 감싸 게이트의 성능을 더욱 향상시킵니다. 채널 전류를 제어하는 능력. TSMC는 FinFET 기술 분야에 대한 깊은 배경을 가지고 있으며 TSMC가 2nm FinFET에서 성공적으로 전환하기 위해 이러한 기술이 축적되었습니다. XNUMXnm GAA 기술로의 기술 전환은 TSMC의 고급 공정의 반복 주기를 크게 단축하고 촉진하는 데 중요한 역할을 했습니다. 기술 업데이트.” Zhou Peng은 기자들에게 말했습니다.
동시에 TSMC는 장비 지원도 준비하고 있습니다. Zhou Peng은 TSMC가 2나노미터 고급 공정을 실현하기 위해 ASML 극자외선 리소그래피(EUV) 장비를 대량으로 주문했다고 말했습니다. 그러나 Zhou Peng은 또한 리소그래피의 정확도가 프로세스의 정확도를 직접적으로 결정한다고 지적했습니다. 2nm의 고급 공정을 위해서는 높은 개구수를 가진 EUV 기술이 여전히 개발되어야 합니다. 광원 및 마스크 도구의 최적화는 물론 EUV의 수율 및 정확도는 모두 보다 진보된 공정 기술에서 돌파구를 달성하는 데 중요한 요소입니다.
TSMC의 돌파구 또는 다른 제조업체의 기술 업그레이드 자극
고급 프로세스의 주요 기술 혁신은 전체 통합 프로세스에 영향을 미칠 것입니다. 회로 산업과 시장 구조. Zhou Peng은 공정 기술 평가는 실제 트랜지스터의 밀도, 성능 및 전력 소비를 고려해야 하지만 고급 공정에 주요 기술을 도입하는 것은 집적 회로 산업과 시장 구조에 큰 의미가 있다고 말했습니다. “고급 공정의 R&D 과정에서 각 기술 생산 라인의 비용은 미화 10억 달러를 초과합니다. 더 높은 R&D 및 생산 비용은 더 어려운 기술적 과제에 해당합니다. 공정 기술이 물리적 한계에 접근할 때마다 트랜지스터 구조, 리소그래피, 증착, 식각, 통합, 패키징 및 기타 기술의 혁신과 시너지 효과는 칩 성능 한계를 돌파하는 데 결정적인 역할을 할 수 있습니다.” Zhou Peng은 기자들에게 말했습니다.
Zhou Peng은 또한 고급 프로세스 노드에 대한 연구가 파운드리 및 전체 반도체 산업의 발전에 매우 중요하며 연구 개발의 지연을 확실히 능가하거나 다른 제조업체의 고급 프로세스로 대체할 것이라고 기자들에게 말했습니다. 이를 바탕으로 Zhou Peng은 2nm 공정에서 TSMC의 기술 혁신이 첨단 공정 분야에서 삼성, 인텔과 같은 선도 기업의 제품 개발 및 기술 업그레이드를 자극할 수 있다고 믿습니다.
Zhou Peng은 TSMC의 3nm 공정이 2021년에 양산될 예정이므로 2nm 롤아웃은 2023년에서 2024년 사이가 될 수 있다고 예측했습니다. 따라서 TSMC가 2nm 공정을 성공적으로 출시하면 이로 인해 파운드리의 패턴이 바뀔까요? 앞으로의 시장? Zhou Peng은 2nm 공정의 첫 번째 출시는 확실히 TSMC의 고급 공정 시장 점유율을 더욱 확대할 것이며 삼성 및 인텔과의 격차를 벌릴 수도 있다고 말했습니다. 물론 삼성과 인텔도 R&D를 적극 추진하고 있다. 공정기술의 연구개발은 변수가 많으며, 미래를 누가 이끌어 갈지 귀추가 주목된다.
파운드리 시장의 고급 프로세스 경쟁에 대해 Zhou Peng은 이러한 종류의 경쟁이 전체 집적 회로 산업과 사용자에게 이익을 가져올 수 있다고 말했습니다. “시장 수요는 고급 제조 공정의 추가 개발을 주도합니다. 미래의 첨단 제조 공정의 리더가 누구이든 궁극적인 혜택은 전체 집적 회로 산업과 고성능을 즐기는 모든 사람이 될 것입니다. 전자 제품." Zhou Peng은 기자들에게 말했습니다.