A tecnologia de 7nm da TSMC usará elementos de 10nm, a produção começa em 2018 |

A Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. divulgou esta semana alguns detalhes adicionais sobre seu processo de fabricação de 7nm. A TSMC reiterou os planos de iniciar a qualificação da tecnologia no início de 2017 e, em seguida, iniciar a produção em volume em 2018. O processo de 7nm usará certos elementos derivados do processo de fabricação de 10nm, o que ajudará a empresa e seus clientes em termos de rendimentos e transição, mas com trocas.

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A atividade de desenvolvimento em nosso 7nm também está em andamento a todo vapor, disse Mark Liu, presidente e co-CEO da TSMC, durante a teleconferência de resultados da empresa com investidores e analistas financeiros. Temos uma equipe paralela trabalhando nesse programa. Temos como meta a qualificação da tecnologia de 7 nm no primeiro trimestre de 2017, apenas cinco trimestres após 10 nm.




Normalmente, leva um ano para as fundições iniciarem a produção em volume após iniciarem a produção de risco usando uma tecnologia de processo específica. Embora o time-to-market do processo de fabricação de 7nm da TSMC pareça ser bastante fenomenal - primeiro semestre de 2018, deve-se notar que a tecnologia não será algo completamente novo, projetado do zero. De acordo com o Sr. Liu, a tecnologia de fabricação de 7 nm (cujo nome oficial permanece desconhecido) terá uma relação com 10 nm semelhante àquela entre os processos de 16 nm e 20 nm da TSMC.

Relação

O executivo de alto escalão não deu detalhes sobre a natureza do relacionamento, mas disse que permitiria que os desenvolvedores de chips continuassem usando as mesmas ferramentas do processo de fabricação de chips (por exemplo, inspeção de defeitos, revisão, metrologia, ferramentas de modelagem de litografia etc.) com o processo de 10nm. Além disso, a experiência que a TSMC terá com sua tecnologia de processo de 10 nm a ajudará a melhorar os rendimentos em 7 nm.

Para 7nm, semelhante ao nosso relacionamento de 20nm e 16nm, estamos desenvolvendo 7nm para poder alavancar a compatibilidade e maturidade da ferramenta de processo da produção em volume de 10nm, disse o Sr. Liu.

As tecnologias de fabricação de 16 nm da TSMC usam fluxo de interconexão planar back-end-of-line (BEOL) originalmente projetado para o processo de 20 nm da empresa. Como resultado, os tamanhos dos chips produzidos no nó de 16 nm não são menores do que os dos CIs [circuitos integrados] feitos com tecnologia de 20 nm. Embora os processos de 16 nm da TSMC ajudem os desenvolvedores de chips a melhorar muito o desempenho em relação à tecnologia de 20 nm, a densidade de transistores relativamente baixa dos processos os torna bastante caros, pois qualquer aumento substancial do orçamento do transistor (em comparação com o dispositivo de 20 nm real ou hipotético) afeta diretamente os custos. Por outro lado, a reutilização do BEOL garante rendimentos relativamente altos já no início do ciclo de vida da tecnologia.

Escala em questão

A TSMC não revelou nenhum detalhe real sobre sua tecnologia de 7 nm. Oficialmente, a empresa promete que a tecnologia permitirá aumento de frequência e escalonamento de chips, mas E se ele reutiliza o BEOL originalmente projetado para o processo de 10 nm, o dimensionamento da geometria não pode ser significativo. Por outro lado, como o processo de fabricação de 10 nm não fornece uma melhoria de desempenho realmente significativa em comparação com a tecnologia FinFET + de 16 nm, 7 nm é exatamente o que o médico receitou para projetos de alto desempenho.

Com o aprimoramento da velocidade do transistor e o dimensionamento de chip de 10 nm, nosso cliente pode planejar suas fitas usando a mais recente e melhor tecnologia disponível no momento em que lançam seus produtos mais competitivos, disse o presidente e co-CEO da empresa.

Novas realidades

Antigamente, a TSMC e a UMC introduziram encolhimentos ópticos (ou meios nós) de suas tecnologias de processo que usavam bibliotecas semelhantes, ferramentas EDA e equipamentos de fabricação, mas apresentavam tamanhos menores de elementos porque as fundições ajustavam os componentes ópticos de seus scanners para desenhar linhas mais finas. Isso ajudou a reduzir os custos dos chips, aumentar ligeiramente seus potenciais de taxa de clock e/ou reduzir o consumo de energia sem usar tecnologias de processo totalmente novas e a necessidade de redesenhar os chips a partir do zero.

Hoje em dia, os psiquiatras ópticos não são mais usados. No entanto, é possível usar fluxos semelhantes em várias gerações de tecnologias de fabricação. TSMC, Samsung e GlobalFoundries reutilizam BEOL de 20nm com seus processos de fabricação de 16nm e 14nm. Isso ajuda a evitar uma série de problemas e trazer novas tecnologias ao mercado mais rapidamente. No entanto, isso também significa que processos de produção verdadeiramente novos que escalam tudo – densidade de transistores, frequências, consumo de energia etc. – não surgem com muita frequência hoje em dia.

Na verdade, a Intel continua sendo a única empresa que desenvolve novas tecnologias de fabricação com o objetivo de melhorar todos os aspectos de seus chips. Infelizmente, isso leva muito tempo para projetar esses processos de ponta . Com base em vários comentários feitos recentemente pela Intel, a gigante dos chips pretende considerar o uso de novos materiais, novas estruturas de transistores e litografia ultravioleta extrema (EUV) para sua tecnologia de fabricação de 7 nm.

Com a abordagem híbrida para o desenvolvimento de tecnologia de processo, o número de nanômetros no nome do processo se torna irrelevante. Embora isso seja verdade por um bom tempo, nos próximos anos ficará muito evidente.