Recentemente, foi relatado que a TSMC fez um grande avanço na pesquisa e desenvolvimento do processo avançado de 2 nm e encontrou com sucesso um caminho para entrar no gate-all-around (GAA) tecnologia.
A busca por processos mais avançados por meio de processos maduros e característicos sempre foi a direção de fabricantes de chips como TSMC e Samsung. Anteriormente, a Samsung afirmou que assumiria a liderança na introdução da tecnologia GAA em 3nm, expressando a sua ambição de se tornar líder global na fundição de chips. Desta vez, a TSMC fez um grande avanço na pesquisa e desenvolvimento do processo de 2 nm, o que destaca sua forte força em pesquisa e desenvolvimento, e também intensifica a competição entre os dois gigantes da fundição de chips.
TSMC e Samsung competem por processos mais avançados
Após o nascimento da Lei de Moore, o tamanho dos chips está ficando cada vez menor e as empresas estão constantemente explorando novos processos e materiais para desenvolver Semicondutor produtos e melhorar o desempenho. Mo Dakang, especialista na Semicondutores indústria, disse ao repórter do “China Electronics News” que a atual principal rota de desenvolvimento do Semicondutor indústria é a redução contínua de tamanho. A redução no tamanho pode levar a uma melhor integração, melhor desempenho do produto e redução do custo do produto.
TSMC e Samsung são líderes na fundição de chips. De acordo com a TrendForce, no segundo trimestre deste ano, a TSMC conquistou 51.5% da participação na fundição de chips, liderando a lista, seguida pela Samsung com cerca de 19%. Jin Cunzhong, secretário-geral da China Electronics Special Equipment Association, destacou que a TSMC está à frente da Samsung no cronograma de produção em massa de 7 nanômetros. A esse respeito, Zhou Peng, vice-reitor da Escola de Microeletrônica da Universidade Fudan, deu informações mais específicas: a TSMC anunciou a produção em massa do processo de 7 nanômetros já em abril de 2018 e obteve clientes da Apple, Huawei HiSilicon, AMD , Qualcomm e outros clientes. Pedidos em massa de 7 nm. Embora a Samsung tenha anunciado em outubro de 2018 que seu processo de 7nm seria produzido em massa, o atraso levou à perda de um grande número de pedidos de clientes.
No domínio da produção avançada, a TSMC e a Samsung continuam a “competir”. Tomando o processo de 5 nm como exemplo, a TSMC conquistou todos os pedidos dos próximos quatro novos processadores para iPhone da Apple no segundo semestre deste ano. Jin Cunzhong disse aos repórteres que a TSMC deverá atingir a produção em massa de 5 nanômetros este ano, mas a Samsung não pode fazê-lo. Vendo que a TSMC ganhou um grande número de pedidos de 5 nm, a Samsung não está disposta a ficar para trás e anunciou que transformará a base anterior de chips de processo de 7 nm em uma base de produção de processo de 5 nm para fornecer serviços de fundição de chips para fabricantes terceirizados, tentando usar o modo “rush” de 5 nm para alcançar o TSMC. É relatado que a Samsung obteve alguns pedidos de fundição de chips 5G da Qualcomm e usará o processo de 5 nm para produzir chips.
Na competição de processos mais avançados, TSMC e Samsung ainda estão “perseguindo-me”. Zhou Peng apresentou que a Samsung investiu muito dinheiro em pesquisa e desenvolvimento de processos mais avançados. Ao mesmo tempo, também ajustou o roteiro do processo de chip. Ele irá pular o processo de 4 nanômetros e aumentar diretamente de 5 nanômetros para 3 nanômetros. No processo de 3 nanômetros é o primeiro a anunciar que será utilizada a tecnologia GAA. A Samsung também fabricou MBCFETs (Transistores de Efeito de Campo Multi-Bridge-Channel) baseados em nanofolhas, que podem melhorar significativamente Transistor desempenho para substituir FinFET Transistor tecnologia.
Mo Dakang disse aos repórteres que embora a TSMC esteja atrás da Samsung no cronograma de desenvolvimento da arquitetura GAA, a TSMC ainda planeja usar a tecnologia FinFET no processo de 3 nm. Reduzir as mudanças nas ferramentas de produção pode manter sua estrutura de custos estável e reduzir clientes. mudanças de design, reduzir seus custos de produção ou produzir melhores resultados. Zhou Peng disse que a TSMC começou a planejar um processo de 3 nanômetros há muitos anos e planeja atingir a produção em massa em 2021. No próximo nó, 2 nm, a TSMC parece estar um passo à frente, e desta vez eles fizeram um grande avanço no desenvolvimento de pesquisa e desenvolvimento de processos avançados de 2 nm. É relatado que a TSMC anunciou que construirá uma fábrica no Parque Científico e Tecnológico do Sul em Taiwan, China, e iniciará a pesquisa e desenvolvimento do processo de 2 nanômetros. Espera-se que seja colocado em produção já em 2024. E a Samsung tem poucas informações sobre a pesquisa e desenvolvimento do processo de 2nm.
Por que a TSMC está “liderando o caminho” na fabricação avançada?
Sob a “bastão” da Lei de Moore, a competição por processos mais avançados na fundição intensificou-se. Zhou Peng disse aos repórteres que, em termos de processos de fabricação avançados, os três gigantes da fundição de chips TSMC, Samsung e Intel estão no primeiro campo. A Intel tem planos de lançar 7nm (equivalente a 5nm) em 2021, mas ainda está aderindo principalmente ao nó de 10nm, na esperança de tornar 10nm “extremo”, então o campo de batalha de nós de processo de 7nm e abaixo é apenas TSMC. E a Samsung, apresentando um padrão de competição absolutamente oligárquico. Desta vez, a TSMC fez um grande avanço na investigação e desenvolvimento de processos avançados de 2 nm, o que significa que a TSMC está temporariamente numa posição de liderança em processos mais avançados. Então, por que a TSMC é capaz de “liderar o caminho” em processos mais avançados?
Mo Dakang apresentou que, na verdade, a TSMC não está “lutando sozinha”. A TSMC conseguiu fazer avanços na tecnologia de 2 nm “antecipadamente”, graças ao apoio de um grande grupo por trás dela. É relatado que a TSMC sempre enfatizou que mantém uma atitude neutra em todos os momentos ao fazer OEM, não competirá com os clientes por pedidos e pode realmente colocar os interesses dos clientes em primeiro lugar. Portanto, a TSMC tem conseguido estabelecer bons relacionamentos com os clientes há muito tempo, tornando muito grande o número de grupos de clientes (Apple, Xilinx, NVIDIA, etc.) que não têm conflito de interesses com a TSMC. Depois que o chip entra no processo de 3 nm, muitas tecnologias existentes são difíceis de atender à demanda. Como fundição, a TSMC não é exceção. Precisa ser resolvido de forma abrangente nos aspectos de arquitetura do dispositivo, variação do processo, efeitos térmicos, equipamentos e materiais. No entanto, como a TSMC tem uma enorme base de clientes, ela pode trabalhar com a TSMC para melhorar o rendimento do processo e reduzir custos para acelerar a produção em massa, o que também é a chave para a capacidade da TSMC de “prevenir-se” no campo de 2 nm.
Zhou Peng destacou que as vantagens da TSMC na tecnologia FinFET forneceram grande ajuda para a pesquisa e desenvolvimento da TSMC no processo avançado de 2 nm, permitindo-lhe assumir a liderança. “À medida que o nó do processo se desenvolve para 3 nm, o canal do transistor é ainda mais encurtado e a estrutura do FinFET encontra a limitação do efeito de tunelamento quântico. GAA-FET é equivalente a uma versão melhorada do FinFET, o portão do FinFET envolve o lado do canal 3 e o controle do FinFET O mecanismo de corrente de fuga do portão é semelhante, e a tecnologia GAA envolve todos os quatro lados do canal para melhorar ainda mais o portão capacidade de controlar a corrente do canal. A TSMC tem uma experiência profunda no campo da tecnologia FinFET, e essas tecnologias foram acumuladas para que a TSMC se transformasse com sucesso do FinFET de 3nm. A mudança de tecnologia para a tecnologia GAA de 2nm desempenhou um papel importante na promoção, encurtando significativamente o ciclo de iteração do processo avançado da TSMC atualização tecnológica.” Zhou Peng disse aos repórteres.
Ao mesmo tempo, a TSMC também está pronta para suporte de equipamentos. Zhou Peng disse que, para realizar o processo avançado de 2 nanômetros, a TSMC encomendou equipamentos de litografia ultravioleta extrema (EUV) ASML em grandes quantidades. No entanto, Zhou Peng também destacou que a precisão da litografia determina diretamente a precisão do processo. Para o processo avançado de 2 nm, a tecnologia EUV com alta abertura numérica ainda precisa ser desenvolvida. A otimização da fonte de luz e das ferramentas de máscara, bem como o rendimento e a precisão do EUV são todos fatores importantes para alcançar avanços em tecnologias de processo mais avançadas.
Avanço da TSMC ou estímulo a outros fabricantes para atualizar tecnologia
Grandes avanços tecnológicos em processos mais avançados afetarão todo o sistema integrado o circuito estrutura da indústria e do mercado. Zhou Peng disse que embora a avaliação da tecnologia de processo precise considerar a densidade, o desempenho e o consumo de energia dos transistores reais, a introdução de tecnologias importantes em processos avançados é de grande importância para a indústria de circuitos integrados e para a estrutura do mercado. “No processo de P&D de processos avançados, o custo de cada linha de produção de tecnologia ultrapassa 10 bilhões de dólares americanos. Custos mais elevados de I&D e produção correspondem a desafios técnicos mais difíceis. Sempre que a tecnologia de processo se aproxima do limite físico, a estrutura do transistor, a inovação e sinergia de litografia, deposição, gravação, integração, embalagem e outras tecnologias podem desempenhar um papel decisivo no avanço do teto de desempenho do chip.” Zhou Peng disse aos repórteres.
Zhou Peng também disse aos repórteres que a pesquisa em nós de processos avançados é crucial para o desenvolvimento das fundições e de toda a indústria de semicondutores, e o atraso na pesquisa e desenvolvimento certamente será superado ou mesmo substituído por processos avançados de outros fabricantes. Com base nisso, Zhou Peng acredita que o avanço tecnológico da TSMC no processo de 2 nm pode estimular o desenvolvimento de produtos e a atualização tecnológica de empresas líderes como Samsung e Intel na área de processos avançados.
Zhou Peng previu que, como o processo de 3 nanômetros da TSMC está programado para ser produzido em massa em 2021, seu lançamento de 2 nanômetros poderá ocorrer entre 2023 e 2024. Portanto, se a TSMC lançar com sucesso o processo de 2 nm, isso mudará o padrão da fundição? mercado no futuro? Zhou Peng disse que o primeiro lançamento do processo de 2 nm certamente expandirá ainda mais a participação da TSMC no mercado de processos avançados e pode até abrir uma lacuna com Samsung e Intel. É claro que a Samsung e a Intel também estão avançando ativamente em P&D. A pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia de processos estão repletos de variáveis e resta saber quem acabará por liderar no futuro.
Em relação à competição de processos avançados no mercado de fundição, Zhou Peng disse que este tipo de competição pode trazer benefícios para toda a indústria e usuários de circuitos integrados. “A demanda do mercado impulsiona o desenvolvimento de processos de fabricação avançados. Não importa quem seja o líder dos processos de fabricação avançados no futuro, o benefício final será para toda a indústria de circuitos integrados e para todos que desfrutam de alto desempenho. Eletrônico produtos." Zhou Peng disse aos repórteres.