PozadíEdit

Základem výroby pod 20 nm je tranzistor FinFET (Fin field-effect transistor), který je evolucí tranzistoru MOSFET. Průkopníkem technologie FinFET byl Digh Hisamoto a jeho tým výzkumníků v Centrální výzkumné laboratoři Hitachi v roce 1989.

Rozlišení 14 nm je obtížné dosáhnout v polymerním rezistu, a to i pomocí elektronové litografie. Kromě toho chemické účinky ionizujícího záření také omezují spolehlivé rozlišení na přibližně 30 nm, kterého lze dosáhnout i pomocí současné nejmodernější imerzní litografie. Jsou zapotřebí materiály s tvrdou maskou a vícenásobné vzorování.

Významnější omezení vyplývá z poškození nízko-k materiálů plazmou. Rozsah poškození je obvykle 20 nm, ale může jít i do tloušťky přibližně 100 nm. Očekává se, že citlivost na poškození se bude zhoršovat s tím, jak budou nízko-k materiály poréznější. Pro srovnání, atomový poloměr neomezeného křemíku je 0,11 nm. Přibližně 90 atomů Si by tedy překlenulo délku kanálu, což by vedlo ke značnému úniku.

Tela Innovations a Sequoia Design Systems vyvinuly metodiku umožňující dvojí expozici pro uzel 16/14 nm přibližně v roce 2010. Společnosti Samsung a Synopsys také začaly implementovat dvojité patternování v návrhových tocích 22 nm a 16 nm. Společnost Mentor Graphics oznámila, že v roce 2010 provedla taping 16 nm testovacích čipů. Dne 17. ledna 2011 společnost IBM oznámila, že se spojila se společností ARM za účelem vývoje technologie zpracování 14 nm čipů.

Dne 18. února 2011 společnost Intel oznámila, že v Arizoně postaví nový závod na výrobu polovodičů v hodnotě 5 miliard dolarů, který bude určen k výrobě čipů pomocí 14 nm výrobních procesů a špičkových 300 mm waferů. Nový výrobní závod měl nést název Fab 42 a jeho výstavba měla být zahájena v polovině roku 2011. Společnost Intel označila nový závod za „nejpokročilejší velkosériový výrobní závod na světě“ a uvedla, že bude uveden do provozu v roce 2013. Od té doby se společnost Intel rozhodla otevření tohoto zařízení odložit a namísto toho modernizovat své stávající zařízení tak, aby podporovalo 14nm čipy. Dne 17. května 2011 společnost Intel oznámila plán pro rok 2014, který zahrnoval 14nm tranzistory pro její produktové řady Xeon, Core a Atom.

Demonstrace technologieEdit

Na konci 90. let začal Hisamotův japonský tým z Centrální výzkumné laboratoře Hitachi spolupracovat s mezinárodním týmem výzkumníků na dalším vývoji technologie FinFET, včetně Chenminga Hu z TSMC a různých výzkumníků z Kalifornské univerzity v Berkeley. V roce 1998 se týmu podařilo vyrobit zařízení na 17 nm procesu. Později v roce 2001 vyvinuli 15nm proces FinFET. V roce 2002 mezinárodní tým výzkumníků z UC Berkeley, jehož členy byli Shibly Ahmed (Bangladéš), Scott Bell, Cyrus Tabery (Íránec), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) a Tsu-Jae King Liu, předvedl zařízení FinFET s délkou hradla až 10 nm.

V roce 2005 společnost Toshiba předvedla 15 nm proces FinFET s délkou hradla 15 nm a šířkou lamel 10 nm s použitím procesu s boční distanční stěnou. Bylo navrženo, že pro 16 nm uzel bude mít logický tranzistor délku hradla přibližně 5 nm. V prosinci 2007 společnost Toshiba předvedla prototyp paměťové jednotky, která využívala 15nanometrové tenké linky.

V prosinci 2009 společnost National Nano Device Laboratories, vlastněná tchajwanskou vládou, vyrobila 16nm čip SRAM.

V září 2011 společnost Hynix oznámila vývoj 15nm buněk NAND.

V prosinci 2012 společnost Samsung Electronics páskovala 14nm čip.

V září 2013 společnost Intel předvedla notebook Ultrabook, který používal 14nm procesor Broadwell, a generální ředitel společnosti Intel Brian Krzanich prohlásil, že “ bude dodáván do konce tohoto roku“. Dodávky však byly dále odloženy až na 4. čtvrtletí 2014.

V srpnu 2014 společnost Intel oznámila podrobnosti o 14nm mikroarchitektuře pro své připravované procesory Core M, první produkt vyráběný na 14nm výrobním procesu společnosti Intel. První systémy založené na procesoru Core M měly být k dispozici ve 4. čtvrtletí 2014 – podle tiskové zprávy. „14nanometrová technologie společnosti Intel využívá tranzistory tri-gate druhé generace a přináší špičkový výkon, výkon, hustotu a náklady na tranzistor,“ uvedl Mark Bohr, vedoucí pracovník společnosti Intel ve skupině Technology and Manufacturing Group a ředitel divize Process Architecture and Integration.

V roce 2018 byl společností Intel oznámen nedostatek kapacity 14nm továrny.

Dodávka zařízeníRedakce

V roce 2013 zahájila společnost SK Hynix hromadnou výrobu 16 nm pamětí NAND flash, společnost TSMC zahájila výrobu 16 nm FinFET a společnost Samsung zahájila výrobu pamětí NAND flash třídy 10 nm.

5. září 2014 uvedla společnost Intel na trh první tři procesory založené na platformě Broadwell, které patřily do rodiny Core M s nízkou hodnotou TDP:

V únoru 2015 společnost Samsung oznámila, že její vlajkové smartphony Galaxy S6 a S6 Edge budou vybaveny 14nm systémy na čipu (SoC) Exynos.

Dne 9. března 2015 společnost Apple Inc. vydala MacBook a MacBook Pro „Early 2015“, které využívaly 14nm procesory Intel. Za zmínku stojí i7-5557U, který má grafiku Intel Iris Graphics 6100 a dvě jádra pracující na frekvenci 3,1 GHz se spotřebou pouhých 28 wattů.

Dne 25. září 2015 společnost Apple Inc. vydala telefony IPhone 6S a iPhone 6S Plus, které jsou vybaveny čipy A9 „stolní třídy“, jež vyrábí jak 14 nm společnost Samsung, tak 16 nm společnost TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).

V květnu 2016 vydala společnost Nvidia své grafické procesory řady GeForce 10 založené na architektuře Pascal, která využívá 16nm technologii FinFET společnosti TSMC a 14nm technologii FinFET společnosti Samsung.

V červnu 2016 vydala společnost AMD své grafické procesory Radeon RX 400 založené na architektuře Polaris, která využívá 14nm technologii FinFET společnosti Samsung. Tato technologie byla licencována společnosti GlobalFoundries pro duální výrobu.

Dne 2. srpna 2016 vydala společnost Microsoft konzoli Xbox One S, která využívala 16 nm od společnosti TSMC.

Dne 2. března 2017 vydala společnost AMD své procesory Ryzen založené na architektuře Zen, které obsahují 14 nm technologii FinFET od společnosti Samsung, jež byla licencována společnosti GlobalFoundries pro výrobu.

Procesor NEC SX-Aurora TSUBASA, představený v říjnu 2017, využívá 16nm proces FinFET od společnosti TSMC a je určen pro použití v superpočítačích NEC SX.

Dne 22. července 2018 společnost GlobalFoundries oznámila svůj 12nm proces Leading-Performance (12LP), založený na licencovaném 14LP procesu od společnosti Samsung.

V září 2018 vydala společnost Nvidia grafické procesory založené na jejich mikroarchitektuře Turing, které byly vyrobeny na 12nm procesu TSMC a mají hustotu tranzistorů 24,67 milionu tranzistorů na milimetr čtvereční.