TSMC جزئیات فرآیند ساخت ۵ نانومتری نسل آینده تراشه‌هایش را منتشر کرد

شرکت TSMC اخیرا در یک رویداد ویژه، فناوری ساخت ۵ نانومتری نسل آینده تراشه‌هایش را معرفی کرد. این فرآیند که در سال ۲۰۲۰ محصولات تجاری مبتنی بر آن به بازار عرضه می‌شوند، CLN5 نام دارد و از لیتوگرافی ماوراء‌بنفش (EUV) بهره می‌برد. این فناوری به TSMC اجازه می‌دهد چگالی ترانزیستور‌های یک تراشه را به میزان شگفت‌آوری افزایش دهد. البته نمی‌توان انتظار یک عملکرد خارق‌العاده و توان مصرفی فوق‌العاده کم داشت و میزان بهبود‌های مورد انتظار نمی‌تواند چندان چشم‌گیر باشد.

TSMC مانند سایر تولید‌کنندگان تراشه‌، به‌تدریج در حال استفاده از سیستم‌های Step & scan مدل Twinscan NXE:3400 EUV شرکت ASML برای لیتوگرافی فرابنفش است. سال آینده این شرکت از این سیستم‌ها برای ساخت نسل دوم تراشه‌های ۷ نانومتری خود موسوم به (+CLN7FF) بهره خواهد برد. استفاده از این سیستم‌ها در تولید تراشه‌های ۷ نانومتری جدید و در لایه‌های نه‌چندان مهم که سال آینده آغاز می‌شود، بهبود‌های زیادی نسبت به تراشه‌های ۷ نانومتری کنونی (CLN7FF) ایجاد می‌کند که به گفته TSMC چندان چشم‌گیر نیست. بر اساس اعلام این شرکت، تراشه‌های ++CLN7FF نسبت به نمونه‌های کنونی ۲۰ درصد چگالی ترانزیستور بیشتر و ۱۰ درصد توان مصرفی کمتر در شرایط مشابه از نظر فرکانس کاری و پیچیدگی تراشه خواهند داشت؛ اما فرآیند ساخت ۵ نانومتری CLN5 استفاده بیشتری از لیتوگرافی فرابنفش EUV خواهد داشت و بهبود‌های بیشتری از آن انتظار داریم. بر اساس اعلام این شرکت نسل ۵ نانومتری نسبت به نسل ۷ نانومتری بهبودیافته ++CLN7FF تراشه‌های تولیدی این شرکت، افزایش چگالی ترانزیستورها به میزان ۱.۸ برابری تجربه می‌کند که معادل کاهش ۴۵ درصدی مساحت مدار‌های مجتمع است. همچنین در این رویداد اعلام شد تراشه‌های ۵ نانومتری در یک شرایط یکسان از نظر فرکانس و پیچیدگی تراشه به میزان ۲۰ درصد توان مصرفی کمتری خواهد داشت که معادل افزایش فرکانس کاری به میزان ۱۵ درصد خواهد بود. در نسل آینده تراشه‌ها، TSMC امکان ساخت تراشه‌هایی با ترانزیستور‌های با ولتاژ آستانه فوق کم (ELTV) را فراهم خواهد کرد تا به مشتریان اجازه دهد فرکانس تراشه‌هایشان را تا ۲۵ درصد افزایش دهند. البته هنوز جزئیات زیادی از این تکنولوژی منتشر نشده است.

ASML NXE 3400

میزان کم بهبود‌های مورد انتظار در تغییر نسل تراشه‌های این شرکت از CLN7FF به ++CLN7FF و در سال ۲۰۲۰ به CLN5، نشان‌دهنده این حقیقت است که روز‌به‌روز بهبود بیشتر فناوری ساخت مدار‌های مجتمع الکترونیک، سخت‌تر می‌شود. باید دید در آینده مشتریان TSMC برخی تغییر نسل‌ها را به دلیل بهبود نه‌چندان زیاد در کارایی نادیده می‌گیرند یا همچنان پا‌به‌پای نسل‌های بعدی تراشه‌های الکترونیکی حرکت می‌کنند. البته طی سال‌های گذشته دیده شده است که شرکت‌های بزرگ مانند اپل سعی داشته‌اند از قطار تکنولوژی تراشه‌های الکترونیکی عقب نیافتند. 

۵FF نسبت به 7FF ۷FF+ نسبت به 7FF ۷FF نسبت به 10FF ۷FF نسبت به 16FF+ ۱۰FF نسبت به 16FF+ ۱۶FF+ نسبت به 20SOC مقایسه نسل به نسل تراشه‌های TSMC
۲۰% ۱۰% ۴۰%> ۶۰% ۴۰% ۶۰% توان مصرفی
۱۵% higher ? ۳۰% ۲۰% ۴۰% عملکرد
۴۵% ۱۷%~ ۳۷%< ۷۰% ۵۰%< بدون تغییر کاهش مساحت تراشه

در حال حاضر هنوز فرآیند‌های ساخت تراشه‌های TSMC که از لیتوگرافی فرابنفش EUV استفاده می‎کنند به‌طور کامل آماده نیستند. با وجود اینکه بلاک‌های زیادی در فرآیند ++CLN7 تاکنون طراحی و ساخته‌ شده‌اند، اما هنوز هم بلاک‌های مهمی مانند 28-112G SERDES و FPGA-های داخل چیپ و همچنین واسط‌های سخت‌افزاری HBM2 و DDR5 تا انتهای سال ۲۰۱۸ آماده نخواهند‌ شد. همچنین استاندارد‌های طراحی برای نسل CLN5 در نسخه‌ی غیر رسمی 0.5 قرار دارند و تا دو ماه آینده منتشر نخواهند شد. همچنین بلاک‌های سخت‌افزاری زیادی مانند (PCIe 4.0, DDR4, USB 3.1 و …) هنوز برای CLN5 طراحی نشده‌اند و تا قبل از سال ۲۰۱۹ آماده نخواهند شد.

موضوع دیگر آمادگی کامل تجهیزات و امکانات لازم برای تولید است. بر اساس یک گزارش، شرکت TSMC در حال ساخت کارخانه جدیدی برای ساخت تراشه‌های ۵ نانومتری CLN5 است. در این محل جدید تعداد بسیار زیادی دستگاه لیتوگرافی NXE:3400 نصب خواهد شد. البته بر اساس گزارش TSMC در حال حاضر میزان توان نوری روزانه حداکثر این دستگاه‌ها فقط ۱۴۵ وات است که برای تولید انبوه در مقیاس بزرگ مناسب نیست. البته برخی مدل‌ها قابلیت پشتیبانی تا ۲۵۰ وات را هم دارند و تا پایان سال جاری میلادی شرکت TSMC قصد دارد به رکورد ۳۰۰ وات برسد. با‌این‌حال تجهیزات لیتوگرافی EUV نیازمند بهبود‌های بیشتری هستند و باید تا سال آینده برخی از مشکلات مانند میزان عبور نور فرابنفش که در حال حاضر ۸۳ درصد است و باید به ۹۰ درصد برسد نیز تا سال آینده حل شود. در نهایت TSMC در این رویداد اعلام کرد لیتوگرافی EUV هنوز برای استفاده کاملا آماده نیست اما برای سال ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ به‌طور کامل وارد فرآیند تولید تراشه‌های این شرکت خواهد شد.


AMD پردازنده‌های ۷ نانومتری خود را برای سال ۲۰۱۹ برنامه‌ریزی کرده است

فاکسکان و TSMC درصدد همکاری با شیائومی هستند

همکاری شیائومی با TSMC برای تولید پردازنده‌ اختصاصی Surge S2

TSMC برای تراشه‌ی A12 اپل از معماری ۷ نانومتری استفاده خواهد کرد

اپل برای تولید پنل‌ میکرو ال‌ای‌دی با TSMC همکاری می‌کند




دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *