14 nm processo
BackgroundEdit
A base para a fabricação de sub-20 nm é o FinFET (transistor de efeito de campo fin), uma evolução do transistor MOSFET. A tecnologia FinFET foi pioneira por Digh Hisamoto e sua equipe de pesquisadores no Hitachi Central Research Laboratory em 1989.
14 nm de resolução é difícil de conseguir em uma resistência polimérica, mesmo com litografia de feixe de elétrons. Além disso, os efeitos químicos da radiação ionizante também limitam a resolução confiável a cerca de 30 nm, o que também é alcançável utilizando a litografia de imersão atual de última geração. Materiais de Hardmask e padrões múltiplos são necessários.
Uma limitação mais significativa vem dos danos causados pelo plasma a materiais de baixa quilometragem. A extensão do dano é tipicamente 20 nm de espessura, mas também pode ir até cerca de 100 nm. Espera-se que a sensibilidade aos danos piore à medida que os materiais de baixa espessura se tornam mais porosos. Para comparação, o raio atómico de um silício sem constrangimentos é de 0,11 nm. Assim, cerca de 90 átomos de Si atravessariam o comprimento do canal, levando a fugas substanciais.
Tela Innovations e Sequoia Design Systems desenvolveram uma metodologia que permite uma exposição dupla para o nó de 16/14 nm por volta de 2010. A Samsung e a Synopsys também começaram a implementar a dupla exposição em fluxos de design de 22 nm e 16 nm. A Mentor Graphics reportou a utilização de chips de teste de 16 nm em 2010. Em 17 de janeiro de 2011, a IBM anunciou que estava se unindo à ARM para desenvolver a tecnologia de processamento de chips de 14 nm.
Em 18 de fevereiro de 2011, a Intel anunciou que iria construir uma nova fábrica de fabricação de semicondutores no Arizona, no valor de US$ 5 bilhões, projetada para fabricar chips usando os processos de fabricação de 14 nm e wafers de ponta de 300 mm. A nova fábrica seria chamada Fab 42, e a construção deveria começar em meados de 2011. A Intel declarou que a nova fábrica seria “a mais avançada e de maior volume de fabricação do mundo”, e que entraria em operação em 2013. Desde então, a Intel decidiu adiar a abertura desta instalação e, em vez disso, atualizar suas instalações existentes para suportar chips de 14 nm. Em 17 de maio de 2011, a Intel anunciou um roteiro para 2014 que incluía transistores de 14 nm para suas linhas de produtos Xeon, Core e Atom.
DemosEditar tecnologia
No final dos anos 90, a equipe japonesa do Hitachi Central Research Laboratory da Hisamoto começou a colaborar com uma equipe internacional de pesquisadores no desenvolvimento da tecnologia FinFET, incluindo Chenming Hu da TSMC e vários pesquisadores da UC Berkeley. Em 1998, a equipe fabricou com sucesso dispositivos até um processo de 17 nm. Mais tarde desenvolveram um processo FinFET de 15 nm em 2001. Em 2002, uma equipe internacional de pesquisadores da UC Berkeley, incluindo Shibly Ahmed (Bangladesh), Scott Bell, Cyrus Tabery (Iraniano), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) e Tsu-Jae King Liu, demonstraram dispositivos FinFET de até 10 nm de comprimento de porta.
Em 2005, a Toshiba demonstrou um processo FinFET de 15 nm, com 15 nm de comprimento de porta e 10 nm de largura de aleta, usando um processo de espaçador lateral. Foi sugerido que para o nó de 16 nm, um transistor lógico teria um comprimento de porta de cerca de 5 nm. Em dezembro de 2007, a Toshiba demonstrou um protótipo de unidade de memória que usava linhas finas de 15 nm.
Em dezembro de 2009, os Laboratórios Nacionais de Dispositivos Nano, de propriedade do governo de Taiwan, produziram um chip SRAM de 16 nm.
Em setembro de 2011, a Hynix anunciou o desenvolvimento de células NAND de 15 nm.
Em dezembro de 2012, a Samsung Electronics gravou um chip de 14 nm.
Em setembro de 2013, a Intel demonstrou um laptop Ultrabook que usava um CPU Broadwell de 14 nm, e o CEO da Intel, Brian Krzanich, disse: “será enviado até o final deste ano”. No entanto, o envio foi adiado ainda mais até o quarto trimestre de 2014.
Em agosto de 2014, a Intel anunciou detalhes da microarquitetura de 14 nm para seus próximos processadores Core M, o primeiro produto a ser fabricado no processo de fabricação de 14 nm da Intel. Os primeiros sistemas baseados no processador Core M seriam disponibilizados no quarto trimestre de 2014 – de acordo com o comunicado de imprensa. “A tecnologia de 14 nanômetros da Intel usa transistores tri-gate de segunda geração para oferecer desempenho, potência, densidade e custo líderes da indústria por transistor”, disse Mark Bohr, membro sênior da Intel, Technology and Manufacturing Group, e diretor de Arquitetura e Integração de Processos.
Em 2018, a Intel anunciou uma escassez de capacidade de fabricação de 14 nm.
Em 5 de setembro de 2014, a Intel lançou os três primeiros processadores baseados em Broadwell que pertenciam à família Core M de baixo TDP: Core M-5Y10, Core M-5Y10a, e Core M-5Y70.
Em fevereiro de 2015, a Samsung anunciou que seus principais smartphones, o Galaxy S6 e S6 Edge, contariam com sistemas Exynos de 14 nm em chip (SoCs).
Em 9 de março de 2015, a Apple Inc. lançou o “Early 2015” MacBook e MacBook Pro, que utilizavam processadores Intel de 14 nm. De notar o i7-5557U, que tem Intel Iris Graphics 6100 e dois núcleos a 3,1 GHz, usando apenas 28 watts.
Em 25 de Setembro de 2015, a Apple Inc. lançou o IPhone 6S e iPhone 6S Plus, que estão equipados com chips A9 “desktop-class” que são fabricados em ambos 14 nm pela Samsung e 16 nm pela TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).
Em maio de 2016, a Nvidia lançou suas GPUs GeForce série 10 baseadas na arquitetura Pascal, que incorpora a tecnologia FinFET de 16 nm da TSMC e a tecnologia FinFET de 14 nm da Samsung.
Em junho de 2016, a AMD lançou suas GPUs Radeon RX 400 baseadas na arquitetura Polaris, que incorpora a tecnologia FinFET de 14 nm da Samsung. A tecnologia foi licenciada para a GlobalFoundries para duplo sourcing.
Em 2 de agosto de 2016, a Microsoft lançou o Xbox One S, que utilizou 16 nm pela TSMC.
Em 2 de março de 2017, a AMD lançou seus CPUs Ryzen baseados na arquitetura Zen, incorporando a tecnologia 14 nm FinFET da Samsung, que foi licenciada para a GlobalFoundries para a GlobalFoundries construir.
O processador NEC SX-Aurora TSUBASA, introduzido em outubro de 2017, usa um processo FinFET de 16 nm da TSMC e foi projetado para uso com supercomputadores NEC SX.
Em 22 de julho de 2018, a GlobalFoundries anunciou seu processo de 12nm de desempenho líder (12LP), baseado em um processo licenciado de 14LP da Samsung.
Em Setembro de 2018, a Nvidia lançou GPUs baseados na sua Turing (microarquitectura), que foram feitos no processo de 12nm da TSMC e têm uma densidade de transístores de 24,67 milhões de transístores por milímetro quadrado.