14nmプロセス
背景編集
20nm以下の微細加工の基本は、MOSFETトランジスタを進化させたFinFET (Fin Field-Effect Transistor)である。 FinFET技術は1989年に日立中央研究所の久本大氏らによって開拓された。
14nmの分解能は、電子ビームリソグラフィでも高分子レジストでは困難である。 また、電離放射線の化学的影響もあり、信頼性の高い解像度は30nm程度が限界で、これは現在の最新鋭の液浸露光装置でも達成可能である。 ハードマスク材料と複数のパターニングが必要である。
より重大な制限は、低誘電率材料に対するプラズマ・ダメージに起因している。 ダメージの範囲は通常20nmの厚さであるが、100nm程度まで行くこともある。 Low-k材料がより多孔性になるにつれて、損傷感度は悪化すると予想される。 ちなみに、制約のないシリコンの原子半径は0.11 nmである。
Tela Innovations と Sequoia Design Systems は、2010 年頃、16/14 nm ノード向けに二重露光を可能にする方法を開発しました。 Samsung と Synopsys も 22nm および 16nm の設計フローでダブル パターンの実装を開始しています。 メンター・グラフィックスは、2010年に16nmのテストチップをテープアウトしたと報告している。 2011年1月17日、IBMはARMと組んで14nmのチップ処理技術を開発すると発表した。
2011年2月18日、インテルはアリゾナに50億ドルの半導体工場を新設し、14nm製造プロセスと最先端の300mmウェハを使ったチップ製造を行うと発表した。 新工場の名称は「Fab 42」で、2011年半ばに着工する予定だった。 インテル社は、この新工場を「世界で最も先進的な量産工場」と称し、2013年に稼働させると発表していた。 その後、Intelはこの施設の開設を延期し、代わりに既存の施設を14nmチップに対応できるようにアップグレードすることを決定した。 2011 年 5 月 17 日、Intel は、Xeon、Core、および Atom 製品ライン用の 14nm トランジスタを含む、2014 年のロードマップを発表した。 1998年には、17nmプロセスまでのデバイス作製に成功した。 その後、2001年に15nmのFinFETプロセスを開発した。 2002年には、Shibly Ahmed（バングラデシュ）、Scott Bell、Cyrus Tabery（イラン）、Jeffrey Bokor、David Kyser、Chenming Hu（台湾半導体製造会社）、Tsu-Jay King LiuといったUC Berkeleyの国際研究チームが、ゲート長10nmまでのFinFETデバイスを実証した。
2005年に東芝はサイドウォールスペーサープロセスによりゲート長15nm、フィン幅10nmの15nm FinFETプロセスを実証している。 16nmノードでは、ロジックトランジスタのゲート長が5nm程度になることが示唆されています。 2007年12月、東芝は15ナノメートルの細線を用いたメモリユニットの試作を行った。
2009年12月、台湾政府が所有するNational Nano Device Laboratoriesは16nmのSRAMチップを製造した。
2011年9月、Hynixは15nm NANDセル開発を発表している。
2012年12月、サムスン電子は14nmのチップをテープアウトした。
2013年9月、インテルは14nmのBroadwell CPUを使用したUltrabookラップトップをデモし、インテルCEOのBrian Krzanichは ” 今年の年末までに出荷する “と述べた。 しかし、出荷はさらに2014年第4四半期に延期された。
2014年8月、Intelは次期Core Mプロセッサの14nmマイクロアーキテクチャの詳細を発表し、Intelの14nm製造プロセスで製造する最初の製品であることを明らかにした。 プレスリリースによると、Core Mプロセッサを搭載した最初のシステムは、2014年第4四半期に発売される予定だった–。 “インテルの14ナノメーター技術は、第2世代のトライゲートトランジスタを使用して、業界をリードする性能、電力、密度、トランジスタあたりのコストを実現します。”と、インテルの技術・製造グループのシニアフェローで、プロセスアーキテクチャと統合のディレクターであるマーク・ボア氏は言います。
2018年に14nmファブ能力の不足がインテルから発表された。
出荷デバイス編集
2013年、SK Hynixが16nm NANDフラッシュの量産を開始、TSMCが16nm FinFETの生産を開始、Samsungが10nmクラスのNANDフラッシュ生産を開始した
2014年9月5日、インテルは低TDP Core Mファミリーに属する最初のBroadwellベースのプロセッサ3つを発表しました。 Core M-5Y10、Core M-5Y10a、Core M-5Y70。
2015年2月、サムスンは、旗艦スマートフォン、Galaxy S6とS6 Edgeに14nm Exynos systems on chip（SoC）を搭載すると発表。
3月9日には、Apple Incが14nm Intel Processorを利用して「Early 2015」MacBookとMacBook Proをリリースした。 注目すべきは、Intel Iris Graphics 6100と3.1GHzで動作する2コアを搭載し、わずか28ワットで動作するi7-5557Uだ。
2015年9月25日、Apple Inc.はアイフォン6SとiPhone6S Plusをリリースし、サムスンの14nmとTSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) の16nm両方で製造される「デスクトップクラス」のA9チップが装備されている。
2016年5月、Nvidiaは、TSMCの16nm FinFET技術とSamsungの14nm FinFET技術を取り入れたPascalアーキテクチャに基づくGeForce 10シリーズGPUをリリースした
2016年6月には、AMDはSamsungの14nm FinFET技術を取り入れたPolarisアーキテクチャによるRadeon RX 400 GPUをリリースしている。 この技術は、デュアルソーシングのためにGlobalFoundriesにライセンスされました。
2016年8月2日、MicrosoftはTSMCによる16nmを利用したXbox One Sをリリースしました。
2017年3月2日、AMDは、GlobalFoundriesにライセンスされていたサムソンの14 nm FinFET技術を組み込んだZenアーキテクチャに基づくRyzen CPUsをリリースし、GlobalFoundriesが構築するようになりました。
2017年10月に発表されたNEC SX-Aurora TSUBASAプロセッサは、TSMCの16nm FinFETプロセスを使用しており、NEC SXスーパーコンピュータでの使用を目的としている。
2018年7月22日、GlobalFoundriesはSamsungからライセンスを受けた14LPプロセスをベースに12nm Leading-Performance （12LP）プロセスを発表しました。
2018年9月にNvidiaが自社のTuring（マイクロアーキテクチャ）に基づくGPUを発表したが、これはTSMCの12nmプロセスで作られ、1平方ミリメートルあたり2467万トランジスタの密度を持つ。