Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. готовится начать массовое производство микросхем при помощи технологического процесса 10 нм (CLN10FF). Судя по ранее озвученным данным, данная технология позволит увеличить количество транзисторов и тактовые частоты систем на кристалле (system-on-chips, SoCs), а также снизить их энергопотребление. Однако улучшения не будут действительно глобальными, вследствие чего лишь ограниченное количество клиентов TSMC воспользуется 10-нм техпроцессом. Тем не менее, в компании говорят о том, что ряд клиентов заинтересован в указанной технологии.

Согласно ожиданиям TSMC, технология CLN10FF позволит увеличить транзисторную плотность микросхем примерно на 50 % по сравнению с 16-нм технологиями компании последних лет (CLN16FF, CLN16FF+, CLN16FFC), которые использовали межблочные соединения от 20-нм техпроцесса CLN20SOC. Подобное улучшение потенциально даёт возможность существенно увеличить количество транзисторов на кристалле. Тем не менее, частотный потенциал 10-нм микросхем TSMC увеличится лишь на 20 % при аналогичной сложности и энергопотреблении, а уменьшение энергопотребления — на 40 % при сохранении тактовой частоты и транзисторного бюджета. Таким образом, с точки зрения многих разработчиков микросхем CLN10FF не позволяет создать радикально более мощных решений по сравнению с теми, что производятся по нормам CLN16FF+ (при значительном увеличении транзисторного бюджета потребуется снижать тактовую частоту).

Производственный комплекс TSMC Fab 15

Как следствие, многие из клиентов TSMC пропустят технологический процесс 10 нм, как поступили с технологическим процессом 20 нм. Исключение составят разработчики SoC для мобильных и некоторых других устройств, которым требуется демонстрировать хоть небольшой прогресс в своей продукции каждый год. Именно поэтому количество моделей микросхем, которые будут производится с использованием CLN10FF, не будет большим. Так, за недели до начала массового производства подобных чипов TSMC говорит о том, что на сегодняшний день получила фотомаски для изготовления пяти процессоров. Для сравнения: за месяцы до начала массового производства интегральных схем с использованием CLN16FF в 2015 году компания имела заказы на изготовление свыше десятка чипов.

«На сегодняшний день мы получили проектную документацию на изготовления пяти сложных микросхем для мобильных устройств», — сказал Си Си Вей (C. C. Wei), президент и один из исполнительных директоров TSMC в ходе телеконференции с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Мы готовимся начать производство с использованием технологии 10 нм к концу этого года и сделать первые поставки в первом квартале следующего».

К настоящему моменту TSMC уже успела произвести первую микросхему по технологии 10 нм, уровень годных приемлем, тогда как производительность и плотность дефектов примерно соответствуют микросхемам на ранних стадиях освоения других продвинутых норм производства, по словам одного из руководителей компании.

Кремниевые подложки, обработанные TSMC

В настоящее время в производственных комплексах TSMC, которые будут использованы для изготовления 10-нм микросхем, работают 2500 инженеров и 1200 технических специалистов. В дальнейшем компания добавит ещё 1000 инженеров и 500 технических специалистов в команду, которая будет обслуживать производство согласно нормам CLN10FF. Несмотря на небольшое количество моделей микросхем, которые будут изготовляться по технологическому процессу 10 нм, TSMC ожидает относительно высоких объёмов производства, поскольку речь идёт о чипах для мобильных устройств, тиражи которых превышают сотни миллионов экземпляров.

Технологический процесс 10 нм останется флагманской технологией TSMC примерно до начала 2018 года, когда компания начнёт изготовлять микросхемы с использование норм производства 7 нм. В настоящее время более 20 клиентов TSMC выразили желание использовать CLN7FF, что говорит о том, что данная технология будет куда успешнее CLN10FF. Последнее неудивительно, поскольку в сравнении с CLN16FF+, CLN7FF обещает очень существенные улучшения как в области увеличения плотности транзисторов, так и в области энергоэффективности (см. таблицу). Подобный прогресс позволит множеству разработчиков задействовать новый техпроцесс и получить существенно увеличение производительности по сравнению с текущими решениями.

Внутри производственного комплекса TSMC Fab 15

Тем не менее, по мере совершенствования технологий изготовления микросхем производство с использованием традиционной EUV-фотолитографии становится дороже вследствие использования многократного экспонирования и увеличивающейся длины цикла. По этой причине следует понимать, что будущие микросхемы не будут слишком дёшевы, что может повлиять на цену конечных устройств.

Источники:

• 3DNews
• TSMC