7 nm — Википедия
![]() | Эта страница требует существенной переработки. |
7 nm (рус. 7 нм) — маркетинговое название технологии для производства микросхем[1]. Основывается на технологии FinFET (fin field-effect transistor), разновидности технологии MOSFET с несколькими затворами. В Международном плане по развитию полупроводниковой технологии 7-нам-технологический процесс упомянут как технология MOSFET, следующая за 10-нанометровым процессом.
Микросхемы памяти SRAM на основе 7-нм технологического процесса (емкость 256 Мбит) были выпущены в июне 2016 г. фабрикой Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) под названием N7[2], второй стала Samsung с технологическим процессом 7LPP в 2018 году.[3] Первым 7-нм-мобильный процессор, предназначенный для массового использования на рынке, стал Apple A12 Bionic, он был объявлен на мероприятии Apple в сентябре 2018 года.[4] Хотя Huawei анонсировала свой собственный 7-нм процессор Kirin 980 еще до Apple, 31 августа 2018 года, A12 раньше поступил в продажу. Оба чипа производятся компанией TSMC.[5]
AMD выпустила свои процессоры «Rome» (EPYC 2) для серверов и центров обработки данных на техпроцессе TSMC N7[6], они содержат до 64 ядер, а также потребительские настольные процессоры «Matisse» с 16 ядрами и 32 потоками (вычислительные кристаллы выполнены на 7 нм, кристалл ввода-вывода на более крупном процессе). Серия Radeon RX 5000 также основана на технологическом процессе TSMC N7.
Появившись в 2009 году, термин «7 нм» стал коммерческим названием в маркетинговых целях[1], которое указывает на новые поколения технологических процессов без какого-либо отношения к реальным размерам транзисторов, шагу проводников или расстояниями между ними.[7][8][9] Для сравнения, 10-нм процессы TSMC и Samsung (10 LPE) находятся где-то между 14-нм и 10-нм процессами Intel по плотности транзисторов.
Иммерсионная литография в сравнении с EUV
[править | править код]Процесс | Иммерсионный (≥ 275 пластин/ч)[10] | EUV (1500 пластин в день)[11] |
---|---|---|
Слой с однократным паттернингом: 1 день на изготовление | 6000 пластин в день | 1500 пластин в день |
Слой с дабл-паттернингом: 2 дня на изготовление | 6000 пластин/2 дня | 3000 пластин/2 дня |
Слой с трипл-паттернингом: 3 дня на изготовление | 6000 пластин/3 дня | 4500 пластин/3 дня |
Слой с квад-паттернингом: 4 дня на изготовление | 6000 пластин/4 дня | 6000 пластин/4 дня |
Из-за того, что в настоящее время инструменты иммерсионной литографии работают быстрее, мультипаттернинг по-прежнему используется для большинства слоев. На слоях, требующих четырехкратного нанесения рисунка, производительность иммерсионной технологии сопоставима с EUV. Итого, иммерсионная технология часто производительнее даже при многократном нанесении рисунка.
7-нм технологические узлы и технологические предложения
[править | править код]Названия технологических узлов четырёх разных производителей (TSMC, Samsung, SMIC, Intel) частично продиктованы маркетингом и напрямую не связаны с каким-либо измеримым расстоянием на чипе: например, 7-нм узел TSMC похож по некоторым ключевым параметрам на запланированный Intel 10-нм узел (первоначальный вариант). Затем Intel улучшила техпроцес и переименовала самый совершенный из них, называемый ранее «10-нм усовершенствованный SuperFin», в «Intel 7» по маркетинговым соображениям.[12]
Поскольку использование EUV для процесса 7 нм все ещё очень ограниченно, мультипаттернинг по-прежнему сильно сказывается на стоимости и производительности; а EUV дополнительно усложняет процесс. Разрешение для большинства критических слоев по-прежнему достигается множественным нанесением рисунка. Например, для 7-нм Samsung, даже с одинарными слоями EUV с шагом 36 нм, слои с шагом 44 нм все равно требуют применения квад-паттернинга.[13]
7-нм-технологические процессы на рынке
[править | править код]Samsung | TSMC | Intel | SMIC | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Название процесса | 7LPP[14][15] | 6LPP[16] | N7[17] | N7P[18] | N7+[19] | N6 | Intel 7[20] | N+1 (>7 nm) | N+2 (>7 nm) | 7 nm EUV |
Плотность транзисторов (MTр/мм2) | 95,08–100,59[21][22] | 112,79 | 91,2–96,5[23][24] | 113,9[23] | 114,2[25] | 100,76–106,1 | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Размер одной ячейки SRAM | 0,0262 мкм2[14] | Неизвестно | 0,027 мкм2[14] | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Шаг затвора транзистора | 54 нм | Неизвестно | 54 нм | Неизвестно | Неизвестно | 54 нм | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Шаг ребра транзистора | 27 нм | Неизвестно | — | Неизвестно | Неизвестно | 34 нм | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Высота ребра транзистора | Неизвестна | Неизвестно | — | Неизвестно | Неизвестно | 53 нм | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Минимальный шаг металлических проводников | 46 нм | Неизвестно | 40 нм | <40 нм | Неизвестно | 30 нм | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Объём применения EUV | На металле с шагом 36 нм;[13] 20 % от общего набора слоев | Неизвестно | Нет, используется self-aligned quad patterning (SAQP, самовыравнивающийся 4-х-компонентный рисунок) | 4 слоя | 5 слоёв | Нет. Интенсивно задействован SAQP | Нет | Нет | Да (после N+2) | |
Скорость, ограниченная EUV | 1500 пластин в день[11] | Неизвестно | — | ~1000 пластин в день[26] | Неизвестно | — | Неизвестно | Неизвестно | Неизвестно | |
Мультипаттернинг (≥ 2 масок на слое) | Ребра транзисторов, гейты, переходные отверстия (дабл-паттернинг)[27], металлический слой 1 (трипл-паттернинг)[27], металл с шагом 44 нм (квад-паттернинг)[13] | Неизвестно | Ребра транзисторов, гейты, контакты/переходные отверстия (квад-паттернинг)[28], нижние 10 металлических слоёв | Так же, как N7, с уменьшением на четырёх EUV-слоях | Так же, как N7, с уменьшением на пяти EUV-слоях | Мультипаттернинг DUV | Мультипаттернинг DUV | Неизвестно | ||
Статус выпуска | 2018: опытное производство, 2019: производство | 2020: производство | 2017: опытное производство, 2018: производство[2] | 2019: производство | Да2018: опытное производство[2] 2019: производство | Да2020: опытное производство 2020: производство | Да2021: производство[20] | Апрель 2021: опытное производство, массовое производство неизвестно | Конец 2021: опытное производство, тайное производство с июля 2021 года[29] | Отложено из-за эмбарго США |
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 No More Nanometers (амер. англ.). EEJournal (23 июля 2020). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 6 октября 2022 года.
- ↑ 1 2 3 tsmc. 7nm Technology (англ.). tsmc.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 9 июня 2019 года.
- ↑ TSMC ramping up 7nm chip production (англ.). DIGITIMES. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 27 января 2023 года.
- ↑ Stephen Shankland. Apple's A12 Bionic CPU for the new iPhone XS is ahead of the industry moving to 7nm chip manufacturing tech (англ.). CNET. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 24 октября 2022 года.
- ↑ Apple's A12 Bionic is the first 7-nanometer smartphone chip (амер. англ.). Engadget. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 5 декабря 2022 года.
- ↑ Ryan Smith. AMD “Rome” EPYC CPUs to Be Fabbed By TSMC . www.anandtech.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 10 сентября 2019 года.
- ↑ A Brief History of Process Node Evolution (англ.). Design And Reuse. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 9 июля 2019 года.
- ↑ 14nm, 7nm, 5nm: How low can CMOS go? It depends if you ask the engineers or the economists... - ExtremeTech . www.extremetech.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 9 июля 2019 года.
- ↑ Usman Pirzada, Usman Pirzada. Exclusive: Is Intel Really Starting To Lose Its Process Lead? 7nm Node Slated For Release in 2022 (амер. англ.). Wccftech (10 сентября 2016). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 9 июля 2019 года.
- ↑ ASML products & services | Supplying the semiconductor industry (англ.). www.asml.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 1 декабря 2022 года.
- ↑ 1 2 Rick Merritt. Samsung Ramps 7nm EUV Chips . EE Times (17 октября 2018). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 5 апреля 2023 года.
- ↑ Intel Details Cannonlake's Advanced 10nm FinFET Node, Claims Full Generation Lead Over Rivals | HotHardware . web.archive.org (12 июня 2018). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 12 июня 2018 года.
- ↑ 1 2 3 J. Kim et al., Proc. SPIE 10962, 1096204 (2019). (англ.) // SPIE. — 2019.
- ↑ 1 2 3 VLSI 2018: Samsung's 2nd Gen 7nm, EUV Goes HVM (амер. англ.). WikiChip Fuse (4 августа 2018). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 4 декабря 2022 года.
- ↑ Samsung Electronics Starts Production of EUV-based 7nm LPP Process (англ.). news.samsung.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 1 октября 2022 года.
- ↑ Anton Shilov. Samsung Starts Mass Production at V1: A Dedicated EUV Fab for 7nm, 6nm, 5nm, 4nm, 3nm Nodes . www.anandtech.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 30 ноября 2022 года.
- ↑ IEDM 2016. 2016.
{{cite news}}
:|title=
пропущен или пуст (справка) - ↑ David Schor. TSMC Talks 7nm, 5nm, Yield, And Next-Gen 5G And HPC Packaging (амер. англ.). WikiChip Fuse (28 июля 2019). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 12 декабря 2022 года.
- ↑ Rick Merritt. TSMC Goes Photon to Cloud . EE Times (4 октября 2018). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 5 апреля 2023 года.
- ↑ 1 2 Dr Ian Cutress. Intel's Process Roadmap to 2025: with 4nm, 3nm, 20A and 18A?! www.anandtech.com. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 3 ноября 2021 года.
- ↑ Scotten Jones. Can TSMC Maintain Their Process Technology Lead (амер. англ.). Semiwiki. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 13 мая 2022 года.
- ↑ David Schor. Samsung 3nm GAAFET Enters Risk Production; Discusses Next-Gen Improvements (амер. англ.). WikiChip Fuse (5 июля 2022). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 12 декабря 2022 года.
- ↑ 1 2 Scotten Jones. TSMC and Samsung 5nm Comparison (амер. англ.). Semiwiki. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 13 июня 2020 года.
- ↑ David Schor. N3E Replaces N3; Comes In Many Flavors (амер. англ.). WikiChip Fuse (4 сентября 2022). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 10 сентября 2022 года.
- ↑ David Schor. TSMC Announces 6-Nanometer Process (амер. англ.). WikiChip Fuse (16 апреля 2019). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 15 ноября 2022 года.
- ↑ Wayback Machine . web.archive.org (14 октября 2018). Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 14 октября 2018 года.
- ↑ 1 2 W. C. Jeong et al. (англ.) // VLSI Technology. — 2017.
- ↑ Tom Dillinger. Top 10 Updates from the TSMC Technology Symposium, Part II (амер. англ.). Semiwiki. Дата обращения: 15 ноября 2022. Архивировано 15 ноября 2022 года.
- ↑ Paul Alcorn last updated. China's SMIC Shipping 7nm Chips, Reportedly Copied TSMC's Tech (англ.). Tom's Hardware (21 июля 2022). Дата обращения: 15 ноября 2022.