HáttérSzerkesztés

A 20 nm alatti gyártás alapja a FinFET (Fin field-effect transistor), a MOSFET tranzisztor továbbfejlesztése. A FinFET technológiát Digh Hisamoto és kutatócsoportja vezette be 1989-ben a Hitachi Központi Kutatási Laboratóriumban.

14 nm-es felbontást nehéz elérni polimer rezisztben, még elektronsugaras litográfiával is. Ráadásul az ionizáló sugárzás kémiai hatásai is körülbelül 30 nm-re korlátozzák a megbízható felbontást, ami a jelenlegi legkorszerűbb merülő litográfiával is elérhető. Keménymaszkos anyagokra és többszörös mintázásra van szükség.

A még jelentősebb korlátot az alacsony k értékű anyagok plazmakárosodása jelenti. A károsodás mértéke jellemzően 20 nm vastagságú, de elérheti a 100 nm körüli értéket is. A károsodási érzékenység várhatóan egyre rosszabb lesz, ahogy az alacsony k értékű anyagok porózusabbá válnak. Összehasonlításképpen: a korlátlan szilícium atomi sugara 0,11 nm. Így körülbelül 90 Si-atom fedné le a csatorna hosszát, ami jelentős szivárgáshoz vezetne.

A Tela Innovations és a Sequoia Design Systems 2010 körül kifejlesztett egy módszert, amely lehetővé teszi a kettős expozíciót a 16/14 nm-es csomópontra. A Samsung és a Synopsys szintén megkezdte a kettős mintázást a 22 nm-es és 16 nm-es tervezési folyamatokban. A Mentor Graphics arról számolt be, hogy 2010-ben 16 nm-es tesztchipeket ragasztottak ki. 2011. január 17-én az IBM bejelentette, hogy az ARM-mel együttműködve 14 nm-es chipfeldolgozási technológiát fejleszt.

2011. február 18-án az Intel bejelentette, hogy új, 5 milliárd dolláros félvezetőgyártó üzemet épít Arizonában, amelyet a 14 nm-es gyártási eljárások és a legkorszerűbb 300 mm-es ostyák felhasználásával történő chipgyártásra terveztek. Az új gyártóüzem a Fab 42 nevet kapta volna, és az építkezés 2011 közepén kezdődött volna. Az Intel az új létesítményt “a világ legfejlettebb, nagy volumenű gyártóüzemeként” harangozta be, és azt mondta, hogy 2013-ban állna üzembe. Az Intel azóta úgy döntött, hogy elhalasztja a létesítmény megnyitását, és inkább meglévő létesítményeit korszerűsíti a 14 nm-es chipek gyártására. 2011. május 17-én az Intel bejelentette 2014-re vonatkozó ütemtervét, amely 14 nm-es tranzisztorokat tartalmazott a Xeon, Core és Atom termékcsaládok számára.

Technológiai bemutatókSzerkesztés

A 90-es évek végén Hisamoto japán csapata a Hitachi Központi Kutatási Laboratóriumban elkezdett együttműködni egy nemzetközi kutatócsoporttal a FinFET technológia továbbfejlesztésén, beleértve a TSMC Chenming Hu-t és a UC Berkeley különböző kutatóit. A csapat 1998-ban sikeresen gyártotta le az eszközöket 17 nm-es eljárásig. Később, 2001-ben kifejlesztettek egy 15 nm-es FinFET eljárást. 2002-ben a UC Berkeley nemzetközi kutatócsoportja, köztük Shibly Ahmed (bangladesi), Scott Bell, Cyrus Tabery (iráni), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) és Tsu-Jae King Liu, 10 nm-es kapuhosszúságú FinFET-eszközöket mutatott be.

2005-ben a Toshiba 15 nm-es FinFET-eljárást mutatott be, 15 nm-es kapuhosszal és 10 nm-es lamellaszélességgel, oldalfal-távolító eljárással. Azt javasolták, hogy a 16 nm-es csomópontban egy logikai tranzisztor kapuhossza körülbelül 5 nm lesz. 2007 decemberében a Toshiba bemutatott egy memóriaegység prototípust, amely 15 nanométeres vékony vonalakat használt.

2009 decemberében a tajvani kormány tulajdonában lévő National Nano Device Laboratories 16 nm-es SRAM chipet gyártott.

2011 szeptemberében a Hynix bejelentette a 15 nm-es NAND-cellák kifejlesztését.

2012 decemberében a Samsung Electronics egy 14 nm-es chipet szalagozott le.

2013 szeptemberében az Intel bemutatott egy Ultrabook laptopot, amely 14 nm-es Broadwell CPU-t használt, és az Intel vezérigazgatója, Brian Krzanich azt mondta: ” az év végére leszállításra kerül”. A szállítást azonban tovább halasztották 2014 negyedik negyedévére.

2014 augusztusában az Intel bejelentette a 14 nm-es mikroarchitektúra részleteit a készülő Core M processzoraihoz, az első olyan termékhez, amelyet az Intel 14 nm-es gyártási eljárással gyártanak. A Core M processzoron alapuló első rendszerek 2014 negyedik negyedévében váltak volna elérhetővé – a sajtóközlemény szerint. “Az Intel 14 nanométeres technológiája második generációs tri-gate tranzisztorokat használ, amelyek iparágvezető teljesítményt, teljesítményt, sűrűséget és tranzisztoronkénti költséget biztosítanak” – mondta Mark Bohr, az Intel technológiai és gyártási csoportjának vezető munkatársa és a folyamatarchitektúra és integráció igazgatója.

2018-ban az Intel bejelentette, hogy hiány van a 14 nm-es gyártói kapacitásból.

Eszközök szállításaSzerkesztés

2013-ban az SK Hynix megkezdte a 16 nm-es NAND flash tömeggyártását, a TSMC a 16 nm-es FinFET gyártását, a Samsung pedig a 10 nm-es osztályú NAND flash gyártását.

2014. szeptember 5-én az Intel bemutatta az első három Broadwell-alapú processzort, amelyek az alacsony TDP-jű Core M családba tartoztak: Core M-5Y10, Core M-5Y10a és Core M-5Y70.

2015 februárjában a Samsung bejelentette, hogy zászlóshajó okostelefonjai, a Galaxy S6 és S6 Edge 14 nm-es Exynos rendszerchipeket (SoC) tartalmaznak majd.

2015. március 9-én az Apple Inc. kiadta az “Early 2015” MacBook és MacBook Pro modelleket, amelyek 14 nm-es Intel processzorokat használtak. Említésre méltó az i7-5557U, amely Intel Iris Graphics 6100-at és két magot tartalmaz, amelyek 3,1 GHz-en futnak, és mindössze 28 wattot használnak.

2015. szeptember 25-én az Apple Inc. kiadta az IPhone 6S és iPhone 6S Plus készülékeket, amelyek “asztali kategóriájú” A9-es lapkákkal vannak felszerelve, amelyeket a Samsung 14 nm-es és a TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) 16 nm-es gyártásával egyaránt gyártanak.

2016 májusában az Nvidia kiadta a GeForce 10 sorozatú GPU-it, amelyek a Pascal architektúrán alapulnak, amely a TSMC 16 nm-es FinFET technológiáját és a Samsung 14 nm-es FinFET technológiáját tartalmazza.

2016 júniusában az AMD kiadta a Polaris architektúrán alapuló Radeon RX 400 GPU-it, amely a Samsung 14 nm-es FinFET technológiáját tartalmazza. A technológiát a GlobalFoundries számára licencelték kettős beszerzésre.

2016. augusztus 2-án a Microsoft kiadta az Xbox One S-t, amely a TSMC 16 nm-es technológiáját használta.

2017. március 2-án az AMD kiadta a Zen architektúrán alapuló Ryzen CPU-it, amelyek a Samsung 14 nm-es FinFET technológiáját tartalmazzák, amelyet a GlobalFoundries számára licenceltek a GlobalFoundries számára.

A 2017 októberében bemutatott NEC SX-Aurora TSUBASA processzor a TSMC 16 nm-es FinFET-eljárását használja, és a NEC SX szuperszámítógépekben való felhasználásra készült.

2018. július 22-én a GlobalFoundries bejelentette 12 nm-es, vezető teljesítményű (12LP) eljárását, amely a Samsungtól licencelt 14LP eljáráson alapul.

2018 szeptemberében az Nvidia kiadta a Turing (mikroarchitektúrán) alapuló GPU-it, amelyek a TSMC 12 nm-es eljárásán készültek, és 24,67 millió tranzisztor sűrűségűek négyzetmilliméterenként.