BackgroundEdit

Podstawą produkcji poniżej 20 nm jest FinFET (Fin field-effect transistor), będący ewolucją tranzystora MOSFET. Technologia FinFET została zapoczątkowana przez Digh Hisamoto i jego zespół badaczy z Hitachi Central Research Laboratory w 1989 roku.

Rozdzielczość 14 nm jest trudna do osiągnięcia w oporniku polimerowym, nawet przy użyciu litografii wiązki elektronów. Ponadto, chemiczne efekty promieniowania jonizującego również ograniczają niezawodną rozdzielczość do około 30 nm, która jest również osiągalna przy użyciu najnowocześniejszej litografii zanurzeniowej. Wymagane są twarde materiały maskujące i wielokrotne wzorcowanie.

Bardziej znaczące ograniczenie wynika z uszkodzeń plazmowych materiałów o niskiej gęstości. Zakres uszkodzeń jest typowo 20 nm grubości, ale może również przejść do około 100 nm. Oczekuje się, że wrażliwość na uszkodzenia będzie się pogarszać w miarę jak materiały low-k będą stawać się coraz bardziej porowate. Dla porównania, promień atomowy nieuszkodzonego krzemu wynosi 0,11 nm. Tak więc około 90 atomów Si objęłoby długość kanału, prowadząc do znacznego wycieku.

Tela Innovations i Sequoia Design Systems opracowały metodologię pozwalającą na podwójną ekspozycję dla węzła 16/14 nm około 2010 roku. Samsung i Synopsys również rozpoczęły wdrażanie podwójnego patterningu w 22 nm i 16 nm przepływach projektowych. Firma Mentor Graphics poinformowała o wykonaniu w 2010 roku układów testowych dla 16 nm. 17 stycznia 2011 r. firma IBM ogłosiła, że współpracuje z firmą ARM w celu opracowania technologii przetwarzania chipów 14 nm.

18 lutego 2011 r. firma Intel ogłosiła, że zbuduje nowy zakład produkcji półprzewodników o wartości 5 mld USD w Arizonie, zaprojektowany do produkcji chipów z wykorzystaniem procesów produkcyjnych 14 nm i najnowocześniejszych wafli 300 mm. Nowy zakład produkcyjny miał nosić nazwę Fab 42, a jego budowa miała się rozpocząć w połowie 2011 roku. Intel reklamował nowy zakład jako „najbardziej zaawansowany, wysokonakładowy zakład produkcyjny na świecie” i twierdził, że zostanie on uruchomiony w 2013 roku. W międzyczasie Intel zdecydował się odłożyć otwarcie tego zakładu i zamiast tego zmodernizować swoje istniejące zakłady do obsługi 14-nm chipów. 17 maja 2011 r. firma Intel ogłosiła plan działania na rok 2014, który obejmował tranzystory 14 nm dla linii produktów Xeon, Core i Atom.

Demonstracje technologiiEdit

Pod koniec lat 90. japoński zespół Hisamoto z Hitachi Central Research Laboratory rozpoczął współpracę z międzynarodowym zespołem badaczy nad dalszym rozwojem technologii FinFET, w tym z Chenming Hu z TSMC i różnymi badaczami z UC Berkeley. W 1998 roku zespół ten z powodzeniem wyprodukował urządzenia w procesie technologicznym 17 nm. Następnie w 2001 roku opracowali proces FinFET 15 nm. W 2002 r. międzynarodowy zespół naukowców z UC Berkeley, w tym Shibly Ahmed (Bangladesz), Scott Bell, Cyrus Tabery (Iran), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) oraz Tsu-Jae King Liu, zademonstrował urządzenia FinFET o długości bramki do 10 nm.

W 2005 r. firma Toshiba zademonstrowała proces FinFET o długości bramki 15 nm i szerokości żeberek 10 nm, wykorzystujący proces z przekładką boczną. Sugeruje się, że w przypadku węzła 16 nm długość bramki tranzystora logicznego wynosiłaby około 5 nm. W grudniu 2007 r. firma Toshiba zademonstrowała prototypową jednostkę pamięci wykorzystującą 15-nanometrowe cienkie linie.

W grudniu 2009 r. firma National Nano Device Laboratories, należąca do rządu Tajwanu, wyprodukowała 16 nm układ pamięci SRAM.

We wrześniu 2011 r. firma Hynix ogłosiła opracowanie 15 nm komórek NAND.

W grudniu 2012 r., Samsung Electronics taped out 14 nm chip.

We wrześniu 2013 r., Intel zademonstrował laptop Ultrabook, który korzystał z 14 nm Broadwell CPU, a Intel CEO Brian Krzanich powiedział, ” będzie w sprzedaży do końca tego roku.” Jednak wysyłka została opóźniona dalej do IV kwartału 2014 r.

W sierpniu 2014 r., Intel ogłosił szczegóły mikroarchitektury 14 nm dla swoich nadchodzących procesorów Core M, pierwszego produktu, który zostanie wyprodukowany w procesie produkcyjnym 14 nm firmy Intel. Pierwsze systemy oparte na procesorze Core M miały stać się dostępne w IV kwartale 2014 roku – czytamy w informacji prasowej. „Technologia 14 nanometrów Intela wykorzystuje tranzystory tri-gate drugiej generacji, aby zapewnić wiodącą w branży wydajność, moc, gęstość i koszt na tranzystor” – powiedział Mark Bohr, Intel senior fellow, Technology and Manufacturing Group oraz dyrektor, Process Architecture and Integration.

W 2018 roku niedobór mocy produkcyjnych 14 nm fab został ogłoszony przez Intela.

Wysyłka urządzeńEdit

W 2013 roku SK Hynix rozpoczął masową produkcję 16 nm NAND flash, TSMC rozpoczął produkcję 16 nm FinFET, a Samsung rozpoczął produkcję NAND flash klasy 10 nm.

W dniu 5 września 2014 roku Intel wprowadził na rynek pierwsze trzy procesory oparte na architekturze Broadwell, które należały do rodziny Core M o niskim TDP: Core M-5Y10, Core M-5Y10a i Core M-5Y70.

W lutym 2015 roku Samsung ogłosił, że ich flagowe smartfony, Galaxy S6 i S6 Edge, będą wyposażone w 14 nm układy Exynos on chip (SoC).

W dniu 9 marca 2015 roku firma Apple Inc. wydała MacBooka i MacBooka Pro „Early 2015”, które wykorzystywały 14 nm procesory Intela. Na uwagę zasługuje i7-5557U, który ma Intel Iris Graphics 6100 i dwa rdzenie pracujące z częstotliwością 3,1 GHz, zużywając tylko 28 W.

W dniu 25 września 2015 r., Apple Inc. wydała IPhone 6S i iPhone 6S Plus, które są wyposażone w „klasy biurkowej” chipy A9, które są wytwarzane zarówno w 14 nm przez Samsunga i 16 nm przez TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).

W maju 2016 r. firma Nvidia wypuściła swoje procesory graficzne z serii GeForce 10 oparte na architekturze Pascal, która wykorzystuje technologię 16 nm FinFET firmy TSMC i 14 nm FinFET firmy Samsung.

W czerwcu 2016 r. firma AMD wypuściła swoje procesory graficzne Radeon RX 400 oparte na architekturze Polaris, która wykorzystuje technologię 14 nm FinFET firmy Samsung. Technologia została licencjonowana firmie GlobalFoundries do podwójnego sourcingu.

W dniu 2 sierpnia 2016 r. firma Microsoft wydała konsolę Xbox One S, która wykorzystywała technologię 16 nm firmy TSMC.

W dniu 2 marca 2017 r. firma AMD wydała procesory Ryzen oparte na architekturze Zen, wykorzystujące technologię 14 nm FinFET firmy Samsung, która została licencjonowana firmie GlobalFoundries do budowy przez GlobalFoundries.

Procesor NEC SX-Aurora TSUBASA, wprowadzony w październiku 2017 r., wykorzystuje proces 16 nm FinFET firmy TSMC i jest przeznaczony do użytku w superkomputerach NEC SX.

Dnia 22 lipca 2018 r. firma GlobalFoundries ogłosiła swój proces technologiczny 12 nm Leading-Performance (12LP), oparty na licencjonowanym procesie 14LP firmy Samsung.

We wrześniu 2018 roku Nvidia wypuściła procesory graficzne oparte na ich Turing (mikroarchitektura), które zostały wykonane w 12nm procesie technologicznym TSMC i mają gęstość tranzystorów 24,67 mln tranzystorów na milimetr kwadratowy.