BackgroundEdit

Baza pentru fabricarea sub 20 nm este FinFET (Fin field-effect transistor), o evoluție a tranzistorului MOSFET. Tehnologia FinFET a fost inițiată de Digh Hisamoto și echipa sa de cercetători de la Hitachi Central Research Laboratory în 1989.

Rezoluția de 14 nm este dificil de obținut într-un rezistiv polimeric, chiar și cu litografie cu fascicul de electroni. În plus, efectele chimice ale radiațiilor ionizante limitează, de asemenea, rezoluția fiabilă la aproximativ 30 nm, care poate fi obținută, de asemenea, cu ajutorul litografiei prin imersie actuale de ultimă generație. Sunt necesare materiale cu mască dură și modelare multiplă.

O limitare mai semnificativă provine din deteriorarea cu plasmă a materialelor cu k scăzut. Gradul de deteriorare este de obicei de 20 nm grosime, dar poate ajunge și până la aproximativ 100 nm. Este de așteptat ca sensibilitatea la deteriorare să se înrăutățească pe măsură ce materialele low-k devin mai poroase. Pentru comparație, raza atomică a unui siliciu neconstrâns este de 0,11 nm. Astfel, aproximativ 90 de atomi de Si s-ar întinde pe lungimea canalului, ceea ce ar duce la scurgeri substanțiale.

Tela Innovations și Sequoia Design Systems au dezvoltat o metodologie care permite expunerea dublă pentru nodul de 16/14 nm în jurul anului 2010. Samsung și Synopsys au început, de asemenea, să implementeze patterning dublu în fluxurile de proiectare de 22 nm și 16 nm. Mentor Graphics a raportat că a realizat cipuri de testare de 16 nm în 2010. La 17 ianuarie 2011, IBM a anunțat că se asociază cu ARM pentru a dezvolta o tehnologie de procesare a cipurilor de 14 nm.

La 18 februarie 2011, Intel a anunțat că va construi o nouă fabrică de semiconductori în valoare de 5 miliarde de dolari în Arizona, concepută pentru a produce cipuri folosind procese de fabricație de 14 nm și plachete de 300 mm de ultimă generație. Noua fabrică urma să se numească Fab 42, iar construcția ar fi trebuit să înceapă la mijlocul anului 2011. Intel a prezentat noua instalație ca fiind „cea mai avansată instalație de producție de mare volum din lume” și a declarat că aceasta va intra în funcțiune în 2013. De atunci, Intel a decis să amâne deschiderea acestei instalații și, în schimb, să își modernizeze instalațiile existente pentru a susține cipurile de 14 nm. La 17 mai 2011, Intel a anunțat o foaie de parcurs pentru 2014 care includea tranzistori de 14 nm pentru liniile de produse Xeon, Core și Atom.

Demonstrații de tehnologieEdit

La sfârșitul anilor 1990, echipa japoneză a lui Hisamoto de la Hitachi Central Research Laboratory a început să colaboreze cu o echipă internațională de cercetători pentru dezvoltarea în continuare a tehnologiei FinFET, inclusiv cu Chenming Hu de la TSMC și diverși cercetători de la UC Berkeley. În 1998, echipa a reușit să fabrice cu succes dispozitive până la un proces de 17 nm. Ulterior, în 2001, au dezvoltat un proces FinFET de 15 nm. În 2002, o echipă internațională de cercetători de la UC Berkeley, inclusiv Shibly Ahmed (din Bangladesh), Scott Bell, Cyrus Tabery (iranian), Jeffrey Bokor, David Kyser, Chenming Hu (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) și Tsu-Jae King Liu, a demonstrat dispozitive FinFET cu o lungime a porții de până la 10 nm.

În 2005, Toshiba a demonstrat un proces FinFET de 15 nm, cu o lungime a porții de 15 nm și o lățime a aripioarelor de 10 nm, folosind un proces de distanțare a pereților laterali. S-a sugerat că, pentru nodul de 16 nm, un tranzistor logic ar avea o lungime a porții de aproximativ 5 nm. În decembrie 2007, Toshiba a demonstrat un prototip de unitate de memorie care folosea linii subțiri de 15 nanometri.

În decembrie 2009, National Nano Device Laboratories, deținut de guvernul taiwanez, a produs un cip SRAM de 16 nm.

În septembrie 2011, Hynix a anunțat dezvoltarea de celule NAND de 15 nm.

În decembrie 2012, Samsung Electronics a înregistrat un cip de 14 nm.

În septembrie 2013, Intel a demonstrat un laptop Ultrabook care folosea un procesor Broadwell de 14 nm, iar directorul general al Intel, Brian Krzanich, a declarat: ” va fi livrat până la sfârșitul acestui an”. Cu toate acestea, expedierea a fost amânată și mai mult, până în T4 2014.

În august 2014, Intel a anunțat detalii despre microarhitectura de 14 nm pentru viitoarele sale procesoare Core M, primul produs care va fi fabricat pe procesul de fabricație de 14 nm al Intel. Primele sisteme bazate pe procesorul Core M urmau să fie disponibile în T4 2014 – conform comunicatului de presă. „Tehnologia Intel de 14 nanometri utilizează tranzistori tri-gate de a doua generație pentru a oferi performanțe, putere, densitate și costuri per tranzistor de top în industrie”, a declarat Mark Bohr, Intel senior fellow, Technology and Manufacturing Group, și director, Process Architecture and Integration.

În 2018 a fost anunțată de către Intel o penurie de capacitate de fabricație de 14 nm.

Livrarea dispozitivelorEdit

În 2013, SK Hynix a început producția în masă de flash NAND de 16 nm, TSMC a început producția de 16 nm FinFET, iar Samsung a început producția de flash NAND de clasă 10 nm.

La 5 septembrie 2014, Intel a lansat primele trei procesoare bazate pe Broadwell care aparțineau familiei Core M cu TDP scăzut: Core M-5Y10, Core M-5Y10a și Core M-5Y70.

În februarie 2015, Samsung a anunțat că smartphone-urile sale emblematice, Galaxy S6 și S6 Edge, vor avea sisteme pe cip (SoC) Exynos de 14 nm.

La 9 martie 2015, Apple Inc. a lansat MacBook și MacBook Pro „Early 2015”, care utilizau procesoare Intel de 14 nm. Se remarcă modelul i7-5557U, care are Intel Iris Graphics 6100 și două nuclee care rulează la 3,1 GHz, utilizând doar 28 de wați.

La 25 septembrie 2015, Apple Inc. a lansat IPhone 6S și iPhone 6S Plus, care sunt echipate cu cipuri A9 de „clasă desktop” care sunt fabricate atât la 14 nm de către Samsung, cât și la 16 nm de către TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).

În mai 2016, Nvidia a lansat GPU-urile din seria GeForce 10 bazate pe arhitectura Pascal, care încorporează tehnologia FinFET de 16 nm de la TSMC și tehnologia FinFET de 14 nm de la Samsung.

În iunie 2016, AMD a lansat GPU-urile Radeon RX 400 bazate pe arhitectura Polaris, care încorporează tehnologia FinFET de 14 nm de la Samsung. Tehnologia a fost licențiată către GlobalFoundries pentru aprovizionare dublă.

La 2 august 2016, Microsoft a lansat Xbox One S, care a utilizat 16 nm de la TSMC.

La 2 martie 2017, AMD a lansat procesoarele sale Ryzen bazate pe arhitectura Zen, care încorporează tehnologia FinFET de 14 nm de la Samsung, care a fost licențiată către GlobalFoundries pentru a fi construită de GlobalFoundries.

Procesorul NEC SX-Aurora TSUBASA, introdus în octombrie 2017, utilizează un proces FinFET de 16 nm de la TSMC și este conceput pentru a fi utilizat cu supercomputerele NEC SX.

La 22 iulie 2018, GlobalFoundries a anunțat procesul 12nm Leading-Performance (12LP), bazat pe un proces 14LP licențiat de la Samsung.

În septembrie 2018, Nvidia a lansat GPU-uri bazate pe (microarhitectura) lor Turing, care au fost realizate pe procesul de 12nm de la TSMC și au o densitate de tranzistori de 24,67 milioane de tranzistori pe milimetru pătrat.