Odlewnia wiórów walczy z zaawansowanym procesem produkcyjnym, dlaczego TSMC 2nm jest liderem?

Niedawno doniesiono, że TSMC dokonał znaczącego przełomu w badaniach i rozwoju zaawansowanego procesu 2 nm i z powodzeniem znalazł drogę do przejścia na technologię gate-all-around (GAA).

Realizacja bardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych przy użyciu dojrzałych i charakterystycznych procesów zawsze była kierunkiem producentów układów, takich jak TSMC i Samsung. Wcześniej Samsung powiedział, że jako pierwszy wprowadzi technologię GAA na 3 nm, wyrażając ambicję osiągnięcia wiodącej pozycji na globalnej odlewni układów scalonych. Tym razem TSMC dokonał znaczącego przełomu w badaniach i rozwoju procesu 2 nm, podkreślając swoje silne możliwości badawcze i rozwojowe oraz intensyfikując konkurencję między dwoma głównymi gigantami odlewni wiórów.

TSMC i Samsung konkurują o bardziej zaawansowany proces

Po narodzinach prawa Moore'a wielkość układów scalonych stawała się coraz mniejsza, a firmy kontynuowały badanie nowych procesów i materiałów w celu opracowania produktów półprzewodnikowych i poprawy wydajności. Mo Dakang, ekspert w branży półprzewodników, powiedział reporterowi China Electronics News, że główną główną ścieżką rozwoju branży półprzewodników jest ciągłe zmniejszanie wielkości. Zmniejszenie rozmiaru może spowodować wzrost integracji, zwiększyć wydajność produktu i obniżyć koszty produktu.

TSMC i Samsung są liderami w dziedzinie odlewnictwa wiórów. Według danych TrendForce, w drugim kwartale tego roku TSMC wziął 51,5% udziału w odlewni układów scalonych, zajmując pierwsze miejsce, a następnie Samsung z udziałem około 19%. Jin Cunzhong, sekretarz generalny China Electronic Special Equipment Association, zwrócił uwagę, że TSMC wyprzedza Samsunga w harmonogramie masowej produkcji o wielkości 7 nanometrów. W związku z tym Zhou Peng, zastępca dziekana School of Microelectronics na Fudan University, podał bardziej szczegółowe informacje: TSMC ogłosiło masową produkcję procesu 7-nanometrowego już w kwietniu 2018 r. I uzyskało aprobatę Apple, Huawei HiSilicon, AMD, Qualcomm i inni klienci. Duża liczba zamówień 7 nm. Samsung ogłosił masową produkcję 7-nanometrowego procesu w październiku 2018 r., A opóźnienie w harmonogramie doprowadziło do utraty dużej liczby zamówień klientów.

W dziedzinie zaawansowanych procesów TSMC i Samsung nadal „konkurują”. Biorąc za przykład proces 5 nm, TSMC wygrał wszystkie zamówienia na cztery nowe procesory iPhone'a, które Apple uruchomi w drugiej połowie tego roku. Jin Cunzhong powiedział dziennikarzom, że TSMC ma osiągnąć masową produkcję w tym roku przy 5 nm, ale Samsung nie jest w stanie tego zrobić. Widząc, że TSMC wygrał dużą liczbę zamówień 5 nm, Samsung naprawdę nie może zostać w tyle. Ogłosił, że przekształci poprzednią bazę procesową 7 nm w bazę produkcyjną 5 nm, aby świadczyć usługi odlewnicze dla producentów zewnętrznych i spróbować „przyspieszyć” 5 nm. Sposób na nadrobienie zaległości w TSMC. Podobno Samsung uzyskał pewne zamówienia odlewni układów Qualcomm 5G i wykorzysta proces 5 nm do produkcji układów.

W konkursie na bardziej zaawansowane procesy produkcyjne TSMC i Samsung wciąż mnie „gonią”. Zhou Peng przedstawił, że Samsung zainwestował dużo pieniędzy w badania i rozwój bardziej zaawansowanych procesów. Jednocześnie dostosował również mapę drogową procesu przetwarzania wiórów. Pominie proces 4 nm i bezpośrednio zwiększy się z 5 nm do 3 nm, a także w procesie 3 nm. Pierwszy ogłasza, że ​​będzie korzystał z technologii GAA. Samsung wyprodukował także MBCFET (tranzystory polowe z wieloma kanałami) na bazie nanocząstek, które mogą znacznie poprawić wydajność tranzystorów, zastępując technologię tranzystorów FinFET.

Mo Dakang powiedział reporterom, że chociaż TSMC pozostaje w tyle za Samsungiem w harmonogramie rozwoju architektury GAA, TSMC planuje nadal stosować technologię FinFET w procesie 3 nm, ograniczając zmiany w narzędziach produkcyjnych, aby utrzymać strukturę kosztów i zmniejszyć klientów. Projektuj zmiany, aby zmniejszyć koszty produkcji lub przyniosą lepsze wyniki. Zhou Peng powiedział, że TSMC zaczął planować proces 3-nanometrowy wiele lat temu i planuje masową produkcję w 2021 roku. W następnym węźle, 2 nm, TSMC wydaje się być o krok do przodu. Tym razem dokonali oni znaczącego przełomu w badaniach i rozwoju zaawansowanych procesów 2 nm. Poinformowano, że TSMC ogłosiło, że zbuduje fabrykę w Południowym Parku Naukowo-Technologicznym na Tajwanie w Chinach i rozpocznie badania i rozwój procesu 2 nanometrów. Samsung rzadko ujawniał jakiekolwiek wiadomości na temat rozwoju procesu 2 nm.

Dlaczego TSMC może „przejąć inicjatywę” w bardziej zaawansowanych procesach produkcyjnych?

Zgodnie z „pałką” prawa Moore'a konkurencja o bardziej zaawansowane procesy produkcyjne w odlewni stała się bardziej intensywna. Zhou Peng powiedział dziennikarzom, że jeśli chodzi o zaawansowane procesy produkcyjne, trzy główne giganty odlewnicze, TSMC, Samsung i Intel, są w pierwszym obozie. Intel planuje uruchomienie 7 nanometrów (co odpowiada 5 nanometrom) w 2021 r., Ale nadal trzyma się węzła 10 nanometrów i ma nadzieję, że 10 nanometrów stanie się „ekstremalnych”. Dlatego tylko TSMC pozostaje na polu bitwy dla 7 nanometrów i poniżej węzłów procesu. Samsung przedstawia absolutnie oligarchiczny wzorzec konkurencji. Tym razem TSMC dokonał znaczącego przełomu w badaniach i rozwoju zaawansowanego procesu 2 nm, co oznacza, że ​​TSMC jest tymczasowo na pozycji lidera w bardziej zaawansowanych procesach. Dlaczego więc TSMC może przodować w bardziej zaawansowanych procesach produkcyjnych?

Według Mo Dakanga w rzeczywistości TSMC nie jest „osobą walczącą”. TSMC może „dokonywać postępów” w przełomach w technologii 2 nm dzięki wsparciu dużej grupy za nią. Mówi się, że TSMC zawsze podkreślało, że zawsze zachowuje neutralne nastawienie podczas OEM, nie będzie konkurować z klientami o zamówienia i może naprawdę na pierwszym miejscu stawiać interesy klientów. Dlatego TSMC był w stanie nawiązać dobre relacje z klientami przez długi czas, dzięki czemu liczba grup klientów (Apple, Xilinx, Nvidia itp.), Które nie mają konfliktu interesów z TSMC, jest bardzo duża. Po wejściu mikroukładu w proces 3 nm wiele istniejących technologii jest trudnych do spełnienia. TSMC jako odlewnia nie jest wyjątkiem. Należy kompleksowo zająć się aspektami architektury urządzenia, zmienności procesu, efektów termicznych, wyposażenia i materiałów. Ponieważ jednak TSMC ma za sobą dużą bazę klientów, może on współpracować z TSMC w celu poprawy wydajności procesu i zmniejszenia kosztów w celu przyspieszenia masowej produkcji. Jest to również klucz do „wyprzedzającego uderzenia” TSMC w polu 2 nm.

Zhou Peng zwrócił uwagę, że zalety TSMC w technologii FinFET znacznie pomogły działowi badawczo-rozwojowemu TSMC w zaawansowanym procesie produkcyjnym 2 nm, pozwalając mu przejąć inicjatywę. „Gdy węzeł procesowy rozwija się do 3 nm, kanał tranzystorowy jest dalej skracany, a struktura FinFET napotyka ograniczenie efektu tunelowania kwantowego. GAA-FET jest równoważny ulepszonej wersji FinFET. Bramka FinFET owija 3 strony kanału i jest kontrolowany przez FinFET. Mechanizm prądu upływu bramki jest podobny. Technologia GAA obejmuje wszystkie cztery strony kanału, aby jeszcze bardziej zwiększyć zdolność bramki do kontrolowania prądu kanału. TSMC ma głębokie podstawy w dziedzinie FinFET technologii, a technologie te zgromadziły informację, że TSMC z powodzeniem opracowało 3 nm FinFET Zmiana technologii na 2 nm GAA odegrała ważną rolę w promowaniu, znacznie skracając cykl iteracji aktualizacji zaawansowanych technologii procesowych TSMC ”. Zhou Peng powiedział dziennikarzom.

Jednocześnie TSMC jest również gotowe do obsługi sprzętu. Zhou Peng powiedział, że TSMC zamówiło sprzęt do ekstremalnej ultrafioletowej litografii ASML (EUV) w dużych ilościach, aby zrealizować zaawansowany proces 2 nm. Jednak Zhou Peng zwrócił również uwagę, że dokładność technologii fotolitografii bezpośrednio określa dokładność procesu. W przypadku zaawansowanego procesu 2 nanometrów należy pilnie opracować technologię EUV o wysokiej aperturze numerycznej. Optymalizacja narzędzi źródła światła i maski, a także wydajność i dokładność EUV Jest to ważny czynnik w osiągnięciu przełomów w bardziej zaawansowanej technologii procesowej.

TSMC przebija lub stymuluje aktualizacje technologii innych producentów

Poważne przełomy technologiczne w bardziej zaawansowanych procesach produkcyjnych wpłyną na cały przemysł układów scalonych i strukturę rynku. Zhou Peng powiedział, że chociaż ocenę technologii procesowej należy rozpatrywać z wielu wymiarów, takich jak faktyczna gęstość tranzystora, wydajność i zużycie energii, wprowadzenie głównych zaawansowanych technologii procesowych ma ogromne znaczenie dla branży układów scalonych i struktury rynku. „W procesie badań i rozwoju zaawansowanych procesów produkcyjnych koszt inwestycji dla każdej linii technologicznej przekracza dziesiątki miliardów dolarów. Wyższe koszty badań i rozwoju oraz produkcji odpowiadają trudniejszym wyzwaniom technicznym. Ilekroć proces ten zbliża się do fizycznych granic, struktura tranzystora, Innowacje i synergia litografii, osadzania, trawienia, integracji, pakowania i innych technologii mogą odegrać decydującą rolę w przełomie pułapu wydajności chipów ”. Zhou Peng powiedział dziennikarzom.

Zhou Peng powiedział także reporterom, że badania nad zaawansowanymi węzłami procesowymi są kluczowe dla rozwoju odlewni i całego przemysłu półprzewodników, a opóźnienie badań i rozwoju zostanie przekroczone, a nawet zastąpione zaawansowanymi procesami innych producentów. Na tej podstawie Zhou Peng uważa, że ​​przełom technologiczny TSMC w procesie 2 nm pobudzi rozwój produktów i modernizację technologiczną wiodących firm, takich jak Samsung i Intel, w dziedzinie zaawansowanych procesów.

Zhou Peng przewidział, że ponieważ 3-nanometrowy proces TSMC jest planowany do masowej produkcji w 2021 r., Jego uruchomienie na 2 nanometry może trwać od 2023 r. Do 2024 r. Tak więc, jeśli TSMC z powodzeniem uruchomi proces 2 nm, zmieni to model rynku odlewniczego w przyszłość? Zhou Peng powiedział, że pierwsze uruchomienie procesu 2 nm z pewnością jeszcze bardziej zwiększy udział TSMC w rynku zaawansowanych procesów, a może nawet zwiększyć dystans w stosunku do Samsunga i Intela. Oczywiście Samsung i Intel również aktywnie promują badania i rozwój. Badania i rozwój technologii procesowej są pełne zmiennych, a kto może w przyszłości przewodzić, potrzebuje dalszych obserwacji.

Jeśli chodzi o konkurencję zaawansowanych procesów produkcyjnych na rynku odlewniczym, Zhou Peng powiedział, że taka konkurencja może przynieść korzyści całemu przemysłowi układów scalonych i użytkownikom. „Zapotrzebowanie rynku napędza dalszy rozwój zaawansowanych procesów produkcyjnych. Bez względu na to, kto będzie liderem zaawansowanych procesów produkcyjnych w przyszłości, ostatecznie przyniesie korzyści całemu przemysłowi układów scalonych i wszystkim, którzy lubią produkty elektroniczne o wysokiej wydajności”. Zhou Peng powiedział dziennikarzom.