14-нм процесс - 14 nm process

Процесс 14 нм относится к MOSFET технологический узел, который является преемником узла 22 нм (или 20 нм). 14 нм был назван так в Международной дорожной карте технологии полупроводников (ITRS). Примерно до 2011 года ожидалось, что узел после 22 нм будет иметь размер 16 нм. Все 14-нм узлы используют технологию FinFET (fin полевой транзистор ), тип технологии MOSFET с несколькими затворами, которая является неплоской эволюцией планарных кремний CMOS технология.

Samsung Electronics заклеила 14-нм чип в 2014 году, а в 2013 году начала производство чипов NAND класса «10 нм ». В том же году SK Hynix начала массово - производство 16 нм NAND flash, и TSMC начали производство 16 нм FinFET. В следующем году Intel начала поставлять потребителям устройства масштаба 14 нм.

• 1 История
  • 1.1 Предпосылки
  • 1.2 Демонстрации технологий
  • 1.3 Транспортные устройства
• 2 14-нм технологические узлы
• 3 Ссылки

Предпосылки

Основой для изготовления суб-20 нм является FinFET (Fin полевой транзистор ), эволюция транзистора MOSFET. Технология FinFET была впервые предложена Дигом Хисамото и его командой исследователей из Центральной исследовательской лаборатории Hitachi в 1989 году.

Разрешение 14 нм трудно достичь в полимерном резисте, даже с электронно-лучевой литографией. Кроме того, химические эффекты ионизирующего излучения также ограничивают надежное разрешение примерно до 30 нм, что также достижимо с использованием современной иммерсионной литографии <73.>. Требуется жесткая маска и множественный узор.

Более существенное ограничение связано с повреждением плазмой материалов с низким k. Степень повреждения обычно составляет 20 нм, но может доходить до 100 нм. Ожидается, что чувствительность к повреждению будет ухудшаться по мере того, как материалы с низким k станут более пористыми. Для сравнения, атомный радиус неограниченного кремния составляет 0,11 нм. Таким образом, около 90 атомов Si будут охватывать длину канала, что приведет к значительной утечке.

Tela Innovations и Sequoia Design Systems разработали методологию, позволяющую дважды экспонировать узел 16/14 нм примерно в 2010 году. Samsung и Synopsys также начали внедрять двойной паттерн в потоках проектирования 22 и 16 нм. Mentor Graphics сообщила о том, что в 2010 году тестовые чипы 16 нм были выведены на пленку. 17 января 2011 г. IBM объявила, что они объединяются с ARM для разработки технологии обработки 14-нм чипов.

18 февраля 2011 года Intel объявила, что построит новый завод по производству полупроводников за 5 миллиардов долларов в Аризоне, предназначенный для производства микросхем с использованием техпроцесса 14 нм и передовых пластин диаметром 300 мм . Новое производственное предприятие должно было называться Fab 42, и строительство должно было начаться в середине 2011 года. Intel объявила новое предприятие «самым передовым производством с большими объемами производства в мире» и заявила, что оно будет запущено. line в 2013 году. С тех пор Intel решила отложить открытие этого объекта и вместо этого модернизировать существующие объекты для поддержки 14-нм чипов. 17 мая 2011 г. корпорация Intel объявила о планах развития на 2014 г., включающих 14-нм транзисторы в свои линейки продуктов Xeon, Core и Atom.

Демонстрации технологий

В конце 1990-х японская команда Хисамото из Hitachi Центральной исследовательской лаборатории начала сотрудничать с международной группой исследователей по дальнейшему развитию технологии FinFET, включая TSMC Ченмин Ху и различные исследователи Калифорнийского университета в Беркли. В 1998 году команда успешно изготовила устройства по технологии 17 нм. Позже в 2001 году они разработали процесс FinFET с длиной волны 15 нм. В 2002 году международная группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, включая Шибли Ахмеда (Бангладеш), Скотта Белла, Сайруса Табери (иранец), Джеффри Бокора, Дэвида Кайсера, Ченминга Ху (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company ) и Tsu-Jae King Liu продемонстрировали FinFET устройства с длиной затвора до 10 нм.

В 2005 году Toshiba продемонстрировала 15-нм процесс FinFET с длиной затвора 15 нм и шириной ребра 10 нм с использованием процесса прокладки боковой стенки. Было высказано предположение, что для узла 16 нм логический транзистор будет иметь длину затвора около 5 нм. В декабре 2007 года Toshiba продемонстрировала прототип блока памяти, в котором использовались тонкие линии 15 нм.

В декабре 2009 года National Nano Device Laboratories, принадлежащая правительству Тайваня, произвела 16 нм SRAM

В сентябре 2011 года Hynix объявила о разработке 15-нм ячеек NAND.

В декабре 2012 года Samsung Electronics записала 14 нм.

В сентябре 2013 года Intel продемонстрировала ноутбук Ultrabook с 14-нм процессором Broadwell и генеральным директором Intel Брайан Кржанич сказал: «[CPU] поступит в продажу к концу этого года». Однако отгрузка была отложена до четвертого квартала 2014 года.

В августе 2014 года Intel анонсировала подробности 14-нм микроархитектуры для своих будущих процессоров Core M, первого продукта, который будет производиться на базе Intel 14. нм производственный процесс. Согласно пресс-релизу, первые системы на базе процессора Core M должны были появиться в 4 квартале 2014 года. «В 14-нанометровой технологии Intel используются транзисторы с тройным затвором второго поколения, обеспечивающие лучшую в отрасли производительность, мощность, плотность и стоимость транзистора, - сказал Марк Бор, старший научный сотрудник группы технологий и производства Intel и директор., Архитектура процессов и интеграция.

В 2018 году Intel объявила о нехватке 14-нм производственной мощности.

Транспортные устройства

В 2013 году SK Hynix начато массовое производство 16-нм NAND flash, TSMC начало 16-нм FinFET производство и Samsung начало 10 нм производство флэш-памяти NAND класса.

5 сентября 2014 года Intel выпустила первые три процессора на базе Broadwell, которые принадлежали к семейству Core M с низким TDP : Core M-5Y10, Core M-5Y10a и Core M-5Y70.

В феврале 2015 года Samsung объявила, что их флагманские смартфоны, Galaxy S6 и S6 Edge, будут оснащены 14-нм Exynos системы на кристалле (SoC).

9 марта 2015 года Apple Inc. выпустила «Начало 2015 года» MacBook и MacBook Pro, в которых использовались 14-нм процессоры Intel. Следует отметить i7-5557U с Intel Iris Graphics 6100 и двумя ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц, потребляющими всего 28 Вт.

25 сентября 2015 года Apple Inc. выпустила IPhone 6S и iPhone 6S Plus, которые оснащены микросхемами «настольного класса» A9, которые производятся как с длиной волны 14 нм, так и с длиной волны 16 нм от TSMC (Тайваньская компания по производству полупроводников).

В мае 2016 года Nvidia выпустила свои графические процессоры серии GeForce 10 на основе архитектуры Pascal, которая включает в себя TSMC. Технология 16 нм FinFET и технология Samsung FinFET 14 нм.

В июне 2016 года AMD выпустила свои графические процессоры Radeon RX 400 на базе Архитектура Polaris, в которой используется 14-нм технология FinFET от Samsung. Лицензия на технологию была предоставлена ​​GlobalFoundries для двойного источника.

2 августа 2016 года Microsoft выпустила Xbox One S, в котором использовалось 16 нм от TSMC.

2 марта 2017 года AMD выпустила свои процессоры Ryzen на базе архитектуры Zen, включающей 14-нм технологию FinFET от Samsung, которая была лицензирована GlobalFoundries для GlobalFoundries, чтобы build.

Процессор NEC SX-Aurora TSUBASA, представленный в октябре 2017 года, использует процесс FinFET 16 нм от TSMC и предназначен для использования с суперкомпьютерами NEC SX.

22 июля 2018 г. GlobalFoundries объявила о своем 12-нм процессе Leading-Performance (12LP), основанном на лицензированном процессе 14LP от Samsung.

Меньшие числа лучше, за исключением плотности транзисторов, в этом случае все наоборот. Шаг затвора транзистора также называется CPP (контактный поли-шаг), а шаг межсоединения также называется MMP (минимальный шаг металла).