Onlangs is gemeld dat TSMC een grote doorbraak heeft bereikt in het onderzoek en de ontwikkeling van geavanceerde 2 nm-processen en met succes een pad heeft gevonden om de gate-all-around (GAA) te doorbreken. technologie.
Het streven naar meer geavanceerde processen door gebruik te maken van volwassen en karakteristieke processen is altijd de richting geweest van chipfabrikanten zoals TSMC en Samsung. Eerder verklaarde Samsung dat het het voortouw zou nemen bij de introductie van GAA-technologie op 3nm, waarmee het zijn ambitie uitsprak om de wereldwijde leider in chipgieterijen te worden. Deze keer heeft TSMC een grote doorbraak bereikt in het onderzoek en de ontwikkeling van het 2nm-proces, wat de sterke onderzoeks- en ontwikkelingskracht benadrukt en ook de concurrentie tussen de twee chipgieterij-reuzen intensiveert.
TSMC en Samsung strijden om meer geavanceerde processen
Na de geboorte van de wet van Moore wordt de grootte van chips steeds kleiner en bedrijven onderzoeken voortdurend nieuwe processen en materialen om te ontwikkelen halfgeleider producten en verbeteren de prestaties. Mo Dakang, een expert in de Halfgeleider industrie, vertelde de verslaggever van “China Electronics News” dat de huidige belangrijkste ontwikkelingsroute van de halfgeleider industrie is de voortdurende verkleining. De verkleining van de omvang kan leiden tot een betere integratie, betere productprestaties en lagere productkosten.
TSMC en Samsung zijn de leiders in chipgieterij. Volgens TrendForce won TSMC in het tweede kwartaal van dit jaar 51.5% van het aandeel van de chipgieterij, bovenaan de lijst, gevolgd door Samsung met ongeveer 19%. Jin Cunzhong, secretaris-generaal van de China Electronics Special Equipment Association, wees erop dat TSMC voorloopt op Samsung in het schema voor massaproductie van 7 nanometer. In dit verband gaf Zhou Peng, adjunct-decaan van de School of Microelectronics van Fudan University, meer specifieke informatie: TSMC kondigde de massaproductie van het 7-nanometerproces al in april 2018 aan en kreeg klanten van Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm en andere klanten. Bulkbestellingen van 7nm. Terwijl Samsung in oktober 2018 aankondigde dat zijn 7nm-proces in massaproductie was, heeft de vertraging in de tijd geleid tot het verlies van een groot aantal klantorders.
Op het gebied van geavanceerde productie blijven TSMC en Samsung "concurreren". Als we het 5nm-proces als voorbeeld nemen, heeft TSMC in de tweede helft van dit jaar alle bestellingen binnengehaald voor de aankomende vier nieuwe iPhone-processors van Apple. Jin Cunzhong vertelde verslaggevers dat TSMC dit jaar naar verwachting een massaproductie van 5 nanometer zal bereiken, maar Samsung kan het niet. Aangezien TSMC een groot aantal 5nm-bestellingen heeft binnengehaald, wil Samsung niet achterblijven en kondigde het aan dat het de vorige 7nm-proceschipbasis zal transformeren in een 5nm-procesproductiebasis om chipgietdiensten te leveren aan externe fabrikanten. proberen "rush" 5nm-manier te gebruiken om TSMC in te halen. Naar verluidt heeft Samsung een aantal Qualcomm 5G-chipgieterijorders binnengehaald en zal het 5nm-proces gebruiken om chips te produceren.
In de concurrentie van meer geavanceerde processen, jagen TSMC en Samsung me nog steeds achterna. Zhou Peng introduceerde dat Samsung veel geld heeft geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling van meer geavanceerde processen. Tegelijkertijd heeft het ook de roadmap chipproces aangepast. Het zal het proces van 4 nanometer overslaan en direct toenemen van 5 nanometer naar 3 nanometer. In het 3-nanometerproces Eerste om aan te kondigen dat GAA-technologie zal worden gebruikt. Samsung heeft ook MBCFET's (Multi-Bridge-Channel Field Effect Transistors) gefabriceerd op basis van nanosheets, die de Transistor prestaties om FinFET te vervangen Transistor technologie.
Mo Dakang vertelde verslaggevers dat hoewel TSMC achter Samsung ligt in het ontwikkelingsschema van de GAA-architectuur, TSMC van plan is om nog steeds FinFET-technologie te gebruiken in het 3nm-proces. Het verminderen van veranderingen in productietools kan de kostenstructuur stabiel houden en het aantal klanten verminderen. ontwerpwijzigingen, hun productiekosten verlagen of betere resultaten produceren. Zhou Peng zei dat TSMC vele jaren geleden is begonnen met het plannen van een 3-nanometerproces en van plan is om massaproductie in 2021 te bereiken. Bij het volgende knooppunt, 2nm, lijkt TSMC een stap voor te zijn, en deze keer hebben ze een grote doorbraak in de ontwikkeling van 2nm geavanceerd procesonderzoek en -ontwikkeling. Naar verluidt heeft TSMC aangekondigd dat het een fabriek zal bouwen in het Southern Science and Technology Park in Taiwan, China, en zal beginnen met het onderzoek en de ontwikkeling van het 2-nanometerproces. Het zal naar verwachting al in 2024 in productie worden genomen. En Samsung heeft weinig informatie over het onderzoek en de ontwikkeling van het 2nm-proces.
Waarom is TSMC "toonaangevend" in geavanceerde productie?
Onder het 'stokje' van de wet van Moore is de concurrentie om meer geavanceerde processen in de gieterij geïntensiveerd. Zhou Peng vertelde verslaggevers dat in termen van geavanceerd productieproces de drie chipgieterij-reuzen TSMC, Samsung en Intel in het eerste kamp staan. Intel heeft plannen om 7nm (equivalent aan 5nm) te lanceren in 2021, maar het houdt nog steeds voornamelijk vast aan het 10nm-knooppunt, in de hoop 10nm "extreem" te maken, dus het slagveld van 7nm en lagere procesknooppunten is alleen TSMC. En Samsung, dat een absoluut oligarchisch concurrentiepatroon laat zien. Dit keer heeft TSMC een grote doorbraak bereikt in het onderzoek en de ontwikkeling van 2nm geavanceerde processen, waardoor TSMC tijdelijk een leidende positie inneemt in meer geavanceerde processen. Dus, waarom is TSMC in staat om "het voortouw te nemen" in meer geavanceerde processen?
Mo Dakang zei dat TSMC in feite niet "alleen vecht". TSMC was in staat om doorbraken te realiseren in 2nm-technologie "vooraf", dankzij de steun van een enorme groep erachter. Naar verluidt heeft TSMC altijd benadrukt dat het te allen tijde een neutrale houding aanneemt terwijl het OEM doet, niet met klanten zal concurreren om bestellingen en de belangen van klanten echt op de eerste plaats kan zetten. Daardoor weet TSMC al geruime tijd goede relaties met klanten op te bouwen, waardoor het aantal klantgroepen (Apple, Xilinx, NVIDIA etc.) die geen belangenconflict hebben met TSMC zeer groot is. Nadat de chip het 3nm-proces is binnengegaan, is het voor veel bestaande technologieën moeilijk om aan de vraag te voldoen. TSMC is als gieterij geen uitzondering. Het moet volledig worden opgelost vanuit de aspecten van apparaatarchitectuur, procesvariatie, thermische effecten, apparatuur en materialen. Omdat TSMC echter een enorm klantenbestand heeft, kan het met TSMC samenwerken om de procesopbrengst te verbeteren en de kosten te verlagen om massaproductie te versnellen, wat ook de sleutel is tot TSMC's vermogen om "vooruit te lopen" op het 2nm-veld.
Zhou Peng wees erop dat de voordelen van TSMC op het gebied van FinFET-technologie een grote hulp zijn geweest voor TSMC's onderzoek en ontwikkeling in het geavanceerde 2nm-proces, waardoor het bedrijf het voortouw heeft kunnen nemen. “Naarmate het procesknooppunt zich ontwikkelt tot 3nm, wordt het transistorkanaal verder ingekort en stuit de FinFET-structuur op de beperking van het kwantumtunneleffect. GAA-FET is gelijk aan een verbeterde versie van FinFET, de poort van FinFET wikkelt de kant van kanaal 3 en de FinFET-besturing. Het mechanisme van poortlekstroom is vergelijkbaar, en GAA-technologie wikkelt alle vier de zijden van het kanaal om de mogelijkheid om de kanaalstroom te regelen. TSMC heeft een diepe achtergrond op het gebied van FinFET-technologie en deze technologieën zijn verzameld voor TSMC om met succes te transformeren van 3nm FinFET. De technologie-omschakeling naar 2nm GAA-technologie heeft een belangrijke rol gespeeld bij het promoten en aanzienlijk verkorten van de iteratiecyclus van het geavanceerde proces van TSMC. technologie-update.” Zhou Peng vertelde verslaggevers.
Tegelijkertijd staat TSMC ook klaar voor ondersteuning van apparatuur. Zhou Peng zei dat TSMC, om het geavanceerde proces van 2 nanometer te realiseren, in grote hoeveelheden ASML-apparatuur voor extreme ultraviolette lithografie (EUV) heeft besteld. Zhou Peng wees er echter ook op dat de nauwkeurigheid van lithografie rechtstreeks de nauwkeurigheid van het proces bepaalt. Voor het geavanceerde proces van 2 nm moet EUV-technologie met een hoge numerieke apertuur nog worden ontwikkeld. De optimalisatie van lichtbron- en maskertools, evenals de opbrengst en nauwkeurigheid van EUV zijn allemaal Het is een belangrijke factor om doorbraken te bereiken in meer geavanceerde procestechnologie.
TSMC's doorbraak of stimuleert andere fabrikanten om technologie te upgraden
Grote technologische doorbraken in meer geavanceerde processen zullen het geheel beïnvloeden circuit industrie en marktstructuur. Zhou Peng zei dat hoewel bij de evaluatie van procestechnologie rekening moet worden gehouden met de dichtheid, prestaties en stroomverbruik van echte transistors, de introductie van belangrijke technologieën in geavanceerde processen van groot belang is voor de industrie van geïntegreerde schakelingen en de marktstructuur. “In het R&D-proces van geavanceerde processen bedragen de kosten van elke technologische productielijn meer dan 10 miljard dollar. Hogere R&D- en productiekosten komen overeen met moeilijkere technische uitdagingen. Telkens wanneer de procestechnologie de fysieke limiet nadert, kan de transistorstructuur, de innovatie en synergie van lithografie, depositie, etsen, integratie, verpakking en andere technologieën een beslissende rol spelen bij de doorbraak van het chipprestatieplafond.” Zhou Peng vertelde verslaggevers.
Zhou Peng vertelde verslaggevers ook dat onderzoek naar geavanceerde procesknooppunten cruciaal is voor de ontwikkeling van gieterijen en de hele halfgeleiderindustrie, en de achterstand in onderzoek en ontwikkeling zal zeker worden overtroffen of zelfs vervangen door geavanceerde processen van andere fabrikanten. Op basis hiervan gelooft Zhou Peng dat de technologische doorbraak van TSMC in het 2nm-proces de productontwikkeling en technologie-upgrade van toonaangevende bedrijven zoals Samsung en Intel op het gebied van geavanceerde processen kan stimuleren.
Zhou Peng voorspelde dat, aangezien het 3-nanometerproces van TSMC volgens de planning in 2021 in massaproductie zal gaan, de uitrol van 2-nanometer tussen 2023 en 2024 zou kunnen zijn. Dus als TSMC met succes het 2nm-proces lanceert, zal dit het patroon van de gieterij veranderen? markt in de toekomst? Zhou Peng zei dat de eerste lancering van het 2nm-proces het aandeel van TSMC in de markt voor geavanceerde processen zeker verder zal vergroten, en misschien zelfs de kloof met Samsung en Intel zal vergroten. Natuurlijk zijn Samsung en Intel ook actief bezig met R&D. Onderzoek en ontwikkeling van procestechnologie zit vol met variabelen en het valt nog te bezien wie uiteindelijk in de toekomst zal leiden.
Met betrekking tot de concurrentie van geavanceerde processen op de gieterijmarkt zei Zhou Peng dat dit soort concurrentie voordelen kan opleveren voor de gehele industrie van geïntegreerde schakelingen en gebruikers. “De marktvraag stimuleert de verdere ontwikkeling van geavanceerde productieprocessen. Het maakt niet uit wie in de toekomst de leider is van geavanceerde productieprocessen, het uiteindelijke voordeel zal de hele industrie van geïntegreerde schakelingen zijn en iedereen die geniet van krachtige prestaties elektronisch producten.” Zhou Peng vertelde verslaggevers.