İçindekiler:
Video: GLOBALFOUNDRIES Sand to Silicon (Kasım 2024)
Bu ayın başlarında GlobalFoundries'i ziyaret etmeme neden olan sebeplerden biri, bir EUV litografi makinesini yerinde görebilme ve firmanın nasıl kullanmayı planladığını duyma fırsatını bulmaktı.
Çok uzun zaman önce, ASML'nin böyle bir EUV makinesi için bir çok bileşen oluşturduğu Connecticut'taki bir fabrikayı ziyaret etme şansım oldu. Bu muazzam aletler, cipslerin çok küçük özellikleri için çizgileri tanımlamak amacıyla maskeden geçen aşırı ultraviyole (EUV) ışığı kullanıyor ve dünyadaki en karmaşık makinelerden bazıları. Yonga yapma işleminin bazı katmanlarında 193 nm dalga boyunda ışık kullanan standart standart daldırma litografi makinelerinin yerini alacak şekilde tasarlandılar.
Özetlemek gerekirse, bir EUV makinesi inanılmaz derecede karmaşıktır. GlobalFoundries Teknoloji Araştırmaları Başkan Yardımcısı George Gomba'nın da açıkladığı gibi, işlem ışın aktarımı ve bir damlacık jeneratörü tarafından üretilen (yaklaşık 20 mikron çapında) küçük teneke damlacıklara odaklanan bir 27 litrelik CO2 lazer ile başlar. bir plazma kabında. İlk darbe damlayı düzleştirir ve ikincisi onu lazerle üretilen plazma (LPP) oluşturarak buharlaştırır. Plazmadan yayılan EUV fotonları, 13.5nm dalga boyu ışığını yansıtan ve radyasyonun tarayıcıya girdiği ve silikon gofret üzerine bir maske aracılığıyla yansıtıldığı bir ara odak noktasına iletilen özel bir ayna ile toplanır. Albany Nanotech tesisinin dışında çalışan Gomba, 2013'ten beri EUV üretim öncesi hazırlık sistemiyle çalıştığını söyledi ve şimdi ABV'nin 2019'un ikinci yarısına kadar GlobalFoundries'de tam üretimde olmasını bekliyor.
Bu araçlar o kadar karmaşıktır ki, yalnızca üretime başlamalarını sağlamak için aylarca çalışmayı gerektirir. Şirketin Malta, New York’taki Fab 8’inde kurulu olan ilk iki EUV aletini gördüm; biri neredeyse tamamlandı, diğeri süreç üretiyor ve hala iki kişi için yer var.
EUV araçlarını binanın içine sokmak karmaşık bir işlemdi. Ana fab ilk önce mühürlendi; sonra tavana bir vinç monte edildi ve devasa yeni sistemi içeriye taşımak için binanın yanına bir delik açıldı. Daha sonra, elbette, fabrikadaki diğer aletlere bağlı olması gerekiyordu. Bu, hem süreçte kullanılan lazeri yaratan kaynak aleti hem de temiz oda için oluşturulan kaynak ekipmanı için yapıldı. Her şey fab geri kalanını tam hızda çalıştırarak tutarken yapılması gerekiyordu.
Fab 8 Genel Müdürü ve Genel Müdürü Tom Caulfield bunu "maraton koşarken kalp ameliyatı yapmak" ile karşılaştırdı.
EUV'nin Durumu ve Halen Çözülmesi Gerekenler
GlobalFoundries'in Dünya Ar-Ge'sinin CTO'su ve Kıdemli Başkan Yardımcısı Gary Patton, 7nm'nin bu yıl Fab 8'de risk üretiminde ve gelecek yıl da tam üretimde daldırma litografisi ve dörtlü modelleme kullanacağını, ancak EUV'yi kullanmayacağını belirtti. Çoklu modelleme daha uzun sürer çünkü daha fazla adım içerir ve her adımda ihtiyaç duyulan kesin uyum nedeniyle sorunlar ortaya çıkabilir, ancak bu litografi araçları yaygındır, iyi anlaşılmıştır ve günümüzde hazırdır. Plan daha sonra yeni EUV araçlarını kullanarak 7nm'lik sürecin bir versiyonunu sunacak.
ABV “bugün hazır değil” dedi Patton, kaynak gücü, malzemelere ve maskelere, özellikle de uygun zarın (maske veya retikülün üzerinden geçen ince bir film) gelişmesiyle ilgili sorunlara işaret ederek.
Şu anda EUV makineleri, hızlı litografi için saatte yaklaşık 275 gofretle karşılaştırıldığında saatte yaklaşık 125 gofret üretebileceklerini açıklayan bir mühendisle birlikte hızlı değil. Aslında zaman kazandırabilirler, çünkü eğer süreç çoklu modelleme için geçiş sayısını azaltırsa, yalnızca litografide değil, aynı zamanda dağlama ve hazırlıkta da tasarruf sağlar. Bu nedenle, EUV hazır olduğunda çalıştırılmasının daha az maliyetli olması gerektiğini söyledi.
Gomba, fikrinin sadece 3 veya 4 kat optik litografiyi azaltmak değil, aynı zamanda birçok basamağı da azaltmak olduğunu, çünkü her litografi basamağı arasında gofretin üzerinde dağlama ve başka işlemler olduğunu belirtti. Gomba, hedefinin döngü süresini 30 güne kadar azaltmak olduğunu söyledi.
Geçiş noktası muhtemelen dört desendir, ancak çoğu verime bağlıdır (bu, EUV litografi adımlarının çoklu daldırma litografi adımlarından daha az değişkenliğe sahip olması gerektiği için) ve verim süresine bağlıdır. EUV, yonga tasarımcılarının çok daha az kısıtlayıcı koşullar altında çalışmasını sağlamalıdır.
Ancak o da, özellikle hapishaneye gelince çözülmesi gereken bazı meseleler olduğunu belirtti. Bir başka mühendis EUV tarafından kullanılan 13, 5nm radyasyonun hemen hemen her şey tarafından emildiğini açıkladı, bu yüzden makinenin iç kısmının vakumlu olması gerekiyor. EUV ile, gücün çoğu dürbünden (maskeden) geçmez, aksine onu ısıtır. Kabarıklık maskenin korunmasına yardımcı olur, fakat kabarcığın (iletim) içinden geçen ışığın miktarını ve ayrıca kabarcığın ömrünü uzatmak için hala çalışılması gerekir. Bu da verimi, maskelerin ömrünü ve makinenin çalışma süresini etkiler.
Sonuç olarak Patton, şirketin ilk başta EUV ile 7nm'lik bir daralma teklifinde bulunacağını, çoğunlukla temaslar ve vize için kullanılacak olduğunu söyledi. Tek başına bu, büyük bir tasarım yatırımı yapmadan yoğunlukta yüzde 10 ila 15 artış sağlayabilir. Patton, meseleler çözüldüğünde, EUV'nin daha fazla katmanda kullanılabileceğini ve kullanılacağını söyledi. (Ayrıca turda olan ExtremeTech'ten Joel Hruska, burada daha fazla ayrıntıya sahip.)
Patton, ASML'nin EUV'yi sahip olduğu kadar zorlamak için "muazzam kredi" alması gerektiğini ve bunun "inanılmaz bir mühendislik harikası" olduğunu belirtti. GlobalFoundries’in EUV’yi yapmayı gerçekten taahhüt edip etmediği sorulduğunda, Caulfield firmanın 600 milyon dolarlık bir yatırım yaptığını, yani “yapmak zorunda” olduğunu söyledi.
FDX ve Gelecekteki Talaş Yapımı için Yol Haritası
Talaş yapımı işleminin nereye gittiğine dair geniş kapsamlı bir tartışmada, IBM için çip teknolojisi üzerinde uzun bir kariyer yapan Patton, Moore Yasası'nın sonuna ulaşırken konseptin nasıl değiştiğini açıkladı. Talaş üretiminin ilk yıllarında, her şeyin silikon CMOS'un düzlemsel ölçeklendirilmesi ile ilgili olduğunu belirtti. Sonra, 2000-2010 arasında, odak yeni malzemelere döndü; Şimdi, odağın çoğu 3B transistörler (bugün en önde gelen işlemlerde kullanılan FinFET'ler) ve 3B istifleme üzerinedir.
2020 yılına kadar, atomik boyutların sınırlarına ulaşacağımızı söyledi, bu yüzden yeni transistör tasarım yöntemleri (FinFET'leri değiştiren nanoteller gibi), yeni tip substratlar (Fully gibi) gibi diğer inovasyon yöntemlerine odaklanmamız gerekeceğini söyledi. Tükenmiş İzolasyonlu Silikon teknolojisi GlobalFoundries gelişiyor); veya yeni sistem düzeyinde entegrasyon seviyeleri (gelişmiş paketleme, silikon fotonik ve gömülü bellek gibi).
Patton, GlobalFoundries'in üzerinde çalıştığı iki yol haritasına sahip olduğunu söyledi. Bunlardan ilki, mevcut FinFET teknolojisine dayanmaktadır ve yüksek performanslı cihazlar için tasarlanmıştır. GlobalFoundries'de bu, mevcut 14nm sürecinden 12nm olarak adlandırdığı sürecin gözden geçirilmesine, daha sonra da bu yıl 7nm adını verdiği prosese geçilmesi anlamına geliyor. Patton, bunun mobil uygulama işlemcilerine ve yüksek performanslı CPU'lara ve GPUS'a en uygun olması gerektiğini ve GlobalFoundries’in cihaz performansında% 40’a varan bir artış ve 14nm sürecine kıyasla toplam güçte% 60’lık bir düşüş vaat ettiğini söyledi. Aynı derecede zorlayıcı olan, kalıp üretim maliyetini önceki nesle göre yaklaşık yüzde 30 ila yüzde 45 kadar azaltmalıdır.
Yol haritasının bu kısmında GlobalFoundries, TSMC veya Samsung gibi rakip fabların yol haritalarına kıyasla benzer bir seyir izliyor.
Ancak diğer uygulamalar için, şirket tamamen tükenmiş yalıtkan silikon teknolojisi markası FDX olarak adlandırdığı şeye odaklanıyor. Bu, 3D transistörleri kullanmadığı anlamına gelen düzlemsel bir teknolojidir ve Patton, düşük seviye ve orta seviye mobil işlemciler için Nesnelerin İnterneti ve birçok otomotiv için işlemciler için daha uygun maliyetli bir çözüm sunduğunu söyledi. uygulamalar. Bunun için araştırmaların bir kısmı Malta'da gerçekleşirken, FDX süreci çoğunlukla Almanya'nın Dresden kentinde düzenleniyor. Bu süreçteki güncel çalışma GlobalFoundries'in 22nm FDX düğümünü adlandırdığı şeydir; Bu gelecek yıl 12nm sürecine geçmek için planlanıyor.
Caulfield "küçültmenin yeterli olmadığını" ve bir sonraki düğüme geçmek için GlobalFoundries'in daha fazla performans sunması ve müşterilere gerçek değer katması gerektiğini belirtti. Firmanın 20nm'yi atladığını ve diğerlerinin 7nm'e odaklanmak için 10nm'yi atladığını ve bu düğümün 14nm ile karşılaştırıldığında yüzde 30 ila 45'inde doğrudan maliyet indirimi sunduğunu, çok sayıda kişinin ihtiyaç duyduğu ek adımlar için daha fazla maskeye ihtiyaç duyulduğunu belirtti. desenleme.
Caulfield, şirketin gelirlerinin yarısından fazlasının, 28 ve 40nm düğümleri gibi daha eski işlem düğümlerinde kaldığını belirtti. Firmanın Singapur fabrikası 40nm ve daha eski proseslere odaklanmış ve Dresden 22nm ve daha eski üretmektedir. Bu arada, Malta'daki her şey 14nm ve daha yeni süreçlere odaklanıyor.
7nm'de, Caulfield, şirketin "hızlı bir takipçi" olmak istediğini, FDX'de ise pazarda "yıkıcı" bir faktör olmak istediğini söyledi.
Patton, GlobalFoundries'in 2015 yılında ortakları IBM ve Albany NanoTech Complex ile geliştirdiği 7nm test çipi gösterdiğini belirtti. 5nm'de, şirket nanosheets veya all-around transistors hakkında konuştu ve farklı kalıp ve hibrit bellek küplerini bağlamak için silikon taşıyıcılarda 2.5D ve 3D çip paketlemesi kullanarak modül içi haberleşmeye odaklandı. Ortakları ile geçen yıl 5 nm'lik bir test çipi gösterdi.
Yıllardır, talaşçılık endüstrisinin ne kadar iyileşebildiğinden çok etkilendim. Bu kadar hızlı ve hızlı hareket eden başka bir endüstri düşünmek zordur - ASML gibi araç üreticilerinin ve GlobalFoundries gibi fab'ların çalışması inanılmaz. Daha hızlı talaşların ve daha yoğun tasarımların gerçekleştirilmesinde karşılaştıkları zorluklar gittikçe zorlaşıyor, ancak ziyaretim bana hem en son süreçlerin karmaşıklığını hem de görmeye devam ettiğimiz ilerlemeyi hatırlattı.
PCMag.com'u ne kadar tavsiye edersiniz?
