AntecedentesEditar

La base de la fabricación por debajo de los 20 nm es el FinFET (transistor de efecto de campo Fin), una evolución del transistor MOSFET. La tecnología FinFET fue iniciada por Digh Hisamoto y su equipo de investigadores del Laboratorio Central de Investigación de Hitachi en 1989.

La resolución de 14 nm es difícil de conseguir en una resistencia polimérica, incluso con litografía de haz de electrones. Además, los efectos químicos de la radiación ionizante también limitan la resolución fiable a unos 30 nm, que también se puede conseguir con la actual litografía de inmersión de última generación. Se requieren materiales de máscara dura y múltiples patrones.

Una limitación más importante proviene del daño del plasma a los materiales de baja k. La extensión del daño suele ser de 20 nm de grosor, pero también puede llegar a unos 100 nm. Se espera que la sensibilidad al daño empeore a medida que los materiales de baja kidad sean más porosos. A modo de comparación, el radio atómico de un silicio sin restricciones es de 0,11 nm. Por lo tanto, unos 90 átomos de Si abarcarían la longitud del canal, lo que provocaría una fuga considerable.

Tela Innovations y Sequoia Design Systems desarrollaron una metodología que permite la doble exposición para el nodo de 16/14 nm alrededor de 2010. Samsung y Synopsys también han comenzado a implementar el doble patterning en los flujos de diseño de 22 nm y 16 nm. Mentor Graphics informó de que había realizado chips de prueba de 16 nm en 2010. El 17 de enero de 2011, IBM anunció que se asociaba con ARM para desarrollar una tecnología de procesamiento de chips de 14 nm.

El 18 de febrero de 2011, Intel anunció que construiría una nueva planta de fabricación de semiconductores de 5.000 millones de dólares en Arizona, diseñada para fabricar chips utilizando los procesos de fabricación de 14 nm y obleas de vanguardia de 300 mm. La nueva planta de fabricación iba a llamarse Fab 42, y su construcción debía comenzar a mediados de 2011. Intel anunció que se trataba de «la planta de fabricación de gran volumen más avanzada del mundo» y que entraría en funcionamiento en 2013. Desde entonces, Intel ha decidido posponer la apertura de estas instalaciones y actualizar las que ya tiene para poder fabricar chips de 14 nm. El 17 de mayo de 2011, Intel anunció una hoja de ruta para 2014 que incluía transistores de 14 nm para sus líneas de productos Xeon, Core y Atom.

Demostraciones tecnológicasEditar

A finales de la década de 1990, el equipo japonés de Hisamoto, del Laboratorio Central de Investigación de Hitachi, empezó a colaborar con un equipo internacional de investigadores para seguir desarrollando la tecnología FinFET, entre los que se encontraban Chenming Hu, de TSMC, y varios investigadores de la UC Berkeley. En 1998, el equipo consiguió fabricar dispositivos con un proceso de 17 nm. Posteriormente, en 2001, desarrollaron un proceso FinFET de 15 nm. En 2002, un equipo internacional de investigadores de la UC Berkeley, entre los que se encontraban Shibly Ahmed (Bangladesh), Scott Bell, Cyrus Tabery (Irán), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) y Tsu-Jae King Liu, demostraron dispositivos FinFET con una longitud de puerta de 10 nm.

En 2005, Toshiba demostró un proceso FinFET de 15 nm, con una longitud de puerta de 15 nm y una anchura de aleta de 10 nm, utilizando un proceso de espaciador lateral. Se ha sugerido que para el nodo de 16 nm, un transistor lógico tendría una longitud de puerta de unos 5 nm. En diciembre de 2007, Toshiba demostró un prototipo de unidad de memoria que utilizaba líneas finas de 15 nanómetros.

En diciembre de 2009, National Nano Device Laboratories, propiedad del gobierno taiwanés, produjo un chip SRAM de 16 nm.

En septiembre de 2011, Hynix anunció el desarrollo de células NAND de 15 nm.

En diciembre de 2012, Samsung Electronics grabó un chip de 14 nm.

En septiembre de 2013, Intel hizo una demostración de un portátil Ultrabook que utilizaba una CPU Broadwell de 14 nm, y el CEO de Intel, Brian Krzanich, dijo que «se enviará a finales de este año.» Sin embargo, el envío se retrasó aún más hasta el cuarto trimestre de 2014.

En agosto de 2014, Intel anunció los detalles de la microarquitectura de 14 nm para sus próximos procesadores Core M, el primer producto que se fabricará en el proceso de fabricación de 14 nm de Intel. Los primeros sistemas basados en el procesador Core M iban a estar disponibles en el cuarto trimestre de 2014 – según el comunicado de prensa. «La tecnología de 14 nanómetros de Intel utiliza transistores tri-gate de segunda generación para ofrecer un rendimiento, una potencia, una densidad y un coste por transistor líderes en el sector», dijo Mark Bohr, miembro senior del Grupo de Tecnología y Fabricación de Intel y director de Arquitectura e Integración de Procesos.

En 2018 se anunció una escasez de capacidad de fabricación de 14 nm por parte de Intel.

Envío de dispositivosEditar

En 2013, SK Hynix comenzó la producción en masa de flash NAND de 16 nm, TSMC inició la producción de FinFET de 16 nm y Samsung comenzó la producción de flash NAND de clase 10 nm.

El 5 de septiembre de 2014, Intel lanzó los tres primeros procesadores basados en Broadwell que pertenecían a la familia Core M de bajo TDP: Core M-5Y10, Core M-5Y10a y Core M-5Y70.

En febrero de 2015, Samsung anunció que sus smartphones estrella, el Galaxy S6 y el S6 Edge, contarían con sistemas en chip (SoC) Exynos de 14 nm.

El 9 de marzo de 2015, Apple Inc. lanzó el MacBook y el MacBook Pro de «principios de 2015», que utilizaban procesadores Intel de 14 nm. Cabe destacar el i7-5557U, que cuenta con Intel Iris Graphics 6100 y dos núcleos que funcionan a 3,1 GHz, consumiendo solo 28 vatios.

El 25 de septiembre de 2015, Apple Inc. lanzó el IPhone 6S y el iPhone 6S Plus, que están equipados con chips A9 de «clase de escritorio» fabricados tanto en 14 nm por Samsung como en 16 nm por TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).

En mayo de 2016, Nvidia lanzó sus GPU de la serie GeForce 10 basadas en la arquitectura Pascal, que incorpora la tecnología FinFET de 16 nm de TSMC y la tecnología FinFET de 14 nm de Samsung.

En junio de 2016, AMD lanzó sus GPU Radeon RX 400 basadas en la arquitectura Polaris, que incorpora la tecnología FinFET de 14 nm de Samsung. La tecnología se licenció a GlobalFoundries para el doble abastecimiento.

El 2 de agosto de 2016, Microsoft lanzó la Xbox One S, que utilizaba 16 nm de TSMC.

El 2 de marzo de 2017, AMD lanzó sus CPUs Ryzen basadas en la arquitectura Zen, que incorporan la tecnología FinFET de 14 nm de Samsung que se licenció a GlobalFoundries para que la construyera.

El procesador NEC SX-Aurora TSUBASA, presentado en octubre de 2017, utiliza un proceso FinFET de 16 nm de TSMC y está diseñado para su uso en los superordenadores NEC SX.

El 22 de julio de 2018, GlobalFoundries anunció su proceso Leading-Performance (12LP) de 12 nm, basado en un proceso de 14LP con licencia de Samsung.

En septiembre de 2018 Nvidia lanzó GPUs basadas en su Turing (microarquitectura), que fueron fabricadas en el proceso de 12nm de TSMC y tienen una densidad de transistores de 24,67 millones de transistores por milímetro cuadrado.