首先看:5海里

的时候5纳米半导体制造过程节点达到批量生产准备时,障碍和挑战将不再开放的讨论。但在这一刻,他们中的一些人看起来几乎不可逾越的,提高新摩尔定律继续生存能力的质疑。

有很多写的结束摩尔定律近二十年。即使是主流媒体也开始跟风的最近免费乘车,讨论半导体电子行业已经十年过去五由于古典比例。从历史上看,功能萎缩,性能增加,泄漏电流下降,和成本下降了。免费乘车结束在130 nm,每个新节点从那时起一直是各方增加大小的抗争,开始需要不同的栅氧化物和互连材料和更先进的EDA工具来处理更多的数据。

“我看,我们不再巧妙的在某种程度上,成为更多关于推动当我们开始使用EDA工具和流解决方案为一个启用点而不是更多的意味着一个结束——而不是实际的过程本身,“Aveek Sarkar说,副总统的产品工程和支持Ansys-Apache。“当我们沿着这些技术节点,其中的一些概念,比如设备物理,和担心是什么标准的细胞内和从一个SoC的观点——突然将变得非常重要。”

这也意味着整个供应链,从最初的后端架构在制造业,将不得不更加努力和更多的合作。得到硅收益率不再是保证合理的工作,特别是在制造过程本身需要更多时间来公司和IP和工具需要创建版本1.0之前准备好接下来的过程。

“传统上,如果你看看65海里/ 40 nm / 28 nm SoC设计师,标准电池是别人的问题,Sarkar说。“我们设计了门。让我们满足时间约束。让我们满足某种程度上的权力。但是现在,我们谈论finFET的可靠性。生成多少热量,人口如何所有这些盖茨被放置在一起,几乎成为设计的瓶颈。”

因此,设计可靠性将是未来的关键驱动因素,他说。“当我们谈论低功耗,我们专注于众多的原因。这些年来,‘我们能提高电池寿命?我们可以把更多的功能塞进这个iPhone形式因素没有爆炸电池的大小?但现在人们意识到有一定的收益递减点。和电池技术也提高。”

人们越来越意识到这不仅仅是重要的减少电力的电池寿命。在许多情况下,这是一个问题,这些设备是否工作和生产足够可靠。“我们可以做一个非常大的时钟缓冲,但它可能会烧坏本身或周边部分或将开关电流,500 mV供应铁路将会崩溃。对于低功率设计,重点将转向驾驶更可靠的电子芯片、低噪音,因为消耗的功率就越少,你在芯片的低噪音,”Sarkar说。

5 nm芯片测试
第一个5海里测试芯片推出了IMEC和节奏使用组合EUV上个月,193海里浸泡光刻技术和自对准四模式(SAQP)。

首席工程师Praveen Raghavan Imec解释说,这里的基本工作的模式提供了一个了解后端层。“这是第一个路由层,这意味着metal2,通过和metal3。这是一个纯粹的理解极限在哪里光刻、腐蚀方面的极限在哪里,也所有二级设计规则。这是一个工作的关键部分。”

商业生产5 nm仍然相当远。目前尚不清楚究竟球场,所以在测试芯片的使用场地——从36海里,一直到24海里,这是接近四模式的理论极限。在理论上是有可能下降到20海里,但与一些保证金24海里更有可能。

测试芯片组成的三组为了做到与光刻混合和匹配的场景。第一个场景是一个纯粹的场景。行,通过和metal3都印有EUV。这是单向的,考虑到24海里。

在第二个场景中,metal2 metal3和网状的金属与SAQP印刷。然后削减金属印单一曝光的EUV,和通过单一曝光EUV。相同的场景是用于metal3,。

在第三个场景中,这是一个纯193 i的场景中,削减块,通过分解成三种颜色。

彩虹效应
从测试芯片的一个重要外卖,Raghavan解释说,是,如果193我是作为唯一的主要选择,球可以下推到24海里,但所需的数量的颜色块面具或通过面具是惊人的高。

“这看起来像五颜色六色,这是理论上,对于大规模生产,不可行。如果你把所有的利润为腐蚀位置误差和过程变化在所有五个颜色,这将是非常困难的。有某些层,通过和街区,EUV直接意义。”

他相信193年线,我将是第一个选择。“EUV肯定有一定的优势,你不需要创建一个全网状线,但你可以尝试打印你想要的。这意味着你会有一个电容减少处罚,因为你没有转储相邻。有一定的优势,但这一切都取决于这球可能会在5海里,如果疼痛足够高切换到EUV。”

时间表?
但要多长时间得到了更多这样的问题?Raghavan强调很难推测。“抵制需要突破。源正在改善。好东西我们都希望EUV之一将是能够保持在标准电池2 d风格。如果EUV来得早,人们可以生活在2 d风格现在一样。如果EUV不按时来了,人们不得不切换到单向的路由使用193 i, EUV将推出更多的人已经完成了1 d,所以人们想要1 d推到极限,最大化他们的投资。在这个意义上,EUV变大喘息的空间如果你看看它以一种积极的方式。但在消极的方式,实际上它是推出更多。这只是在金属层。 The layers where we have not yet seen a breakthrough is in the layers like vias and block masks, because they are truly random.”

光刻只是这个令人难以置信的复杂的一部分照片,。工具需要开发的自动化任务和管理大量的数据。节奏Vassilios Gerousis,尊敬的工程师,他说下午5海里的一大突破就是能够线条和削减。“这样做路由器很新技术,”他说。”不仅如此,但它的能力选择颜色的金属削减。这对我们来说也是一个突破的地方和路由技术。”

不管事情走哪条路,EUV 193我,或者一些不同的技术组合,可能包括混合沉积,这些工具将会准备好。但这将是更加困难,从一端到另一端。

“如果你看看,他们非常接近对方,“Gerousis说。“这意味着耦合增加,这也意味着增加力量。有技术我们正在努力Imec使用光刻与某些削减,但EUV肯定会帮助这个地区,因为你不需要每一个跟踪。在这方面,权力是非常重要的,这是导致此类活动帮助选择一个更好的光刻选项。”

Raghavan说这么紧的球的一个挑战是非常狭窄的空间内的金属线将是必需的,东西是特别困难的结合性能集成。”这意味着,即使你尝试做性能将会有相当多的井壁破坏,这意味着有效电容将会更高。所以你可能无法与性能,而是整个空间,一个部分性能和部分损坏。在这个意义上,那将是很好的如果EUV可以真正确保我们没有所有这些假人。”

金钱万能
正在问一个问题更频繁地在半导体行业是世界上有多少公司能够负担得起投资5海里。事实上,一个长时间运行的笑话是,客户的数量将匹配流程节点数量。

“很多人说附近,但现实中我们看到的是,最终不是附近,“Gerousis说。“我们看到创造力和创新。将继续发展。人总是会对技术创新有几个客户,可以投资。另外,从铸造的角度来看主要有铸造厂,将继续投资,因为这是他们的面包和黄油。对客户来说,最先进的客户将继续推动在这个领域——主要是因为他们需要保持竞争力,尽管数字会比平时更少从一个节点到下一个节点。”

Raghavan同意这一切归结为经济。“如果你从的角度来看发生了什么事,即使是在193年,人们有更多的创造性的纯粹因为它不仅仅是光刻,最终决定了成本——这也是完整的流程集成和设计部分。所有的二级、三级甚至四阶规则,这些也是人们开始玩的地方,确保你能得到最大效益的设计。重申了另一种方式,而成本确实会上升,而且它们驱使人们想做的事为他们投资的成本。在这个意义上,比例可能会加速而不是减速。”

但在什么时间?“这可能发生节点出来之后,但是他们可能会更积极的事情以确保因为你有高端投资,你想要的。所以一旦你做投资,你可能想要把它一路,因为去的最大经济效益,”他断言。

不过,立即获得5 nm需要解决一些技术问题,即设备设计、Raghavan继续说。

“甚至比光刻设备,设计将是一个非常大的挑战,原因是,得到了目前的设备变得非常困难,”他说。“这意味着你的典型性能提升20%节点节点是一个不得不放弃。这样做的原因是,即使你有一个完美的设备——忘记所有的可变性和光刻和所有这些方面——从根本上你正在处理一个非常,很少数量的原子,所以你所有的抗性非常量子定义。小只会让事情变得更糟。物理攻击你。有很多谈论高迁移率材料,但材料的变化是其中最un-preferred选项在一个工厂。人们会试图把它拖到最后一刻。高迁移率材料也有缺点,你没有Vt的全谱。你会有大量的泄漏,因此需要协整与另一个材料(如硅)。协整就变成了一个问题,因为III-V协整与硅是一个完全不同的球赛。”

所以到2020年或2021年5 nm准备大规模生产,按照也是吗?考虑到这个行业的创造力和创新,它不会令人惊讶。但也有很多其他的选择处于开发阶段,从2.5 d和3 d堆叠和FD-SOI更高节点死亡,应该提供一些有趣的价格、性能和功率比较。