Cómo esperan TSMC y ASML llegar al nodo de proceso de 2 nm

Con el lanzamiento de mañana de Apple iPhone 12, iPhone 12 Pro y iPad Air (2020), los consumidores de todo el mundo podrán experimentar un chipset de 5 nm por primera vez. Construido por TSMC, la fundición independiente número uno del mundo, el A14 Bionic de Apple incluye 11.800 millones de transistores inimaginables dentro de un circuito integrado. Esto es comparable a los 8.500 millones de transistores utilizados por el A13 Bionic.

TSMC, ASML esperan chips de 3nm y 2nm

El Kirin 9000 de 5nm de Huawei alimenta la serie Mate 40, pero a diferencia de Apple, la cantidad de chips Kirin de 5nm es limitada debido a un cambio en las reglas del Departamento de Comercio de EE. UU. Que impide que las fundiciones utilicen Tecnología de fabricación estadounidense para enviar a Huawei. La compañía ordenó 15 millones de chips de 5 nanómetros, pero solo recibió 8,8 millones hasta que comenzó el cambio de reglas a mediados de septiembre. Huawei no solo usa su chip de 5 nm para alimentar su nuevo teléfono insignia, sino que también lo usa para alimentar las estaciones base de la red 5G y el seguimiento de su teléfono plegable (Mate X2). Según los informes, Samsung lanzará dos chips Exynos de 5 nm el próximo año, mientras que Qualcomm se unirá al club con el Snapdragon 875.

Pero empresas como TSMC y Samsung ni siquiera tendrán tiempo de palmear la espalda de sus componentes de 5 nm. Esto se debe a que ambas fundiciones ya están trabajando en el nodo de proceso de 3 nm. En 1965, el cofundador de Intel, Gordon Moore, observó que la densidad de transistores en un chip se duplicaba cada año. Más tarde lo modificó para duplicar la densidad de los transistores cada dos años. Así que queda poco tiempo para celebrar.

Una de las herramientas desarrolladas para mantener viva la ley de Moore es la litografía ultravioleta extrema (EUV). La litografía se utiliza para imprimir circuitos en obleas de silicio delgadas. Cuando piensas en el tamaño de un chipset y los miles de millones de transistores que deben colocarse en su interior, puedes comprender que se deben hacer marcas extremadamente sutiles dentro de un chip. EUV utiliza rayos ultravioleta para hacer esto posible. El nodo N5 con el que está trabajando TSMC puede usar 5 nm para hasta 14 niveles. El nodo de proceso de 3 nm podría proporcionar hasta un 15% de aumento de potencia con el mismo recuento de transistores de 5 nm y hasta un 30% de reducción en el consumo de energía (a las mismas velocidades de reloj y complejidad).

La empresa holandesa de litografía ASML afirma que a 3 nm, la litografía se puede utilizar en más de 20 capas. Peter Wennink, CEO de ASML, afirma que “Creo que en N5 en lógica estamos por encima de 10 niveles y en N3 tendremos más de 20 y de hecho vemos que se está acercando. Esto solo tiene el hecho de que da mucha más ventaja cambiar al modelo único y elimine estas estrategias multi-modelo de ultravioleta profundo (DUV), que también es cierto para DRAM “. Cuando una sola exposición litográfica no produce una impresión de resolución nítida, se utilizan exposiciones de patrón dual. Los fabricantes de chips de memoria (RAM y NAND) confían en este proceso.

TSMC planea usar transistores FinFET para su modo de 3nm antes de cambiar a GAAFET (puerta alrededor) para chips de 2nm. A diferencia de FinFET, que no rodea un canal en todos los lados, GAA rodea un canal mediante una puerta. El último método hace que la fuga de corriente sea casi insignificante.

Peter Wennink, director ejecutivo de ASML, dice que la compañía debe seguir las reglas del Departamento de Comercio de Estados Unidos cuando se trata de enviar sistemas de litografía a fundiciones chinas como SMIC. El ejecutivo dijo que “ASML requiere una licencia de exportación estadounidense para sistemas o piezas enviadas directamente desde Estados Unidos a los clientes afectados por las reglas. Si bien no es una política comentar sobre clientes individuales, nuestro objetivo es servir y apoyar a todos nuestros clientes. en todo el mundo con lo mejor de nuestras capacidades, mientras obviamente cumplimos con las leyes y regulaciones establecidas por las jurisdicciones en las que operamos. SMIC es la fundición más grande de China y actualmente está trabajando en un nodo de proceso de 7 nm, mientras que es más el La producción de última generación se lleva a cabo a 14 Nm. SMIC requiere máquinas litográficas más avanzadas, pero actualmente se ve obstaculizada por el cambio en las reglas del Departamento de Comercio de EE. UU.

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