Внезапная революция в мире полупроводников: 2-нанометровая топология почти готова

3751
Электроника Техника

, Текст: Эльяс Касми

TSMC опередила Samsung в разработке транзисторов GAAFET с круговым затвором и горизонтальным расположением каналов. Эта технология позволит ей сделать рывок и к 2023-2024 гг. перейти с текущих 5 нм на передовой 2-нанометровый техпроцесс производства.

Вперед, в будущее

Компания TSMC разработала полностью функциональную схему производства транзисторов с использованием технологии GAAFET. Как пишет портал Gizmochina, это настоящий прорыв в сфере полупроводников, и он позволит TSMC первой в мире наладить производство чипов по новейшему 2-нанометровому техпроцессу.

По предварительным прогнозам, TSMC начнет опытное производство по 2-нанометровым нормам в промежутке между 2023 и 2024 гг. Этому будет предшествовать переход компании на 3 нанометра – тестовое производство по данной технологии должно начаться в первой половине 2021 г., а массовый выпуск микросхем – во второй половине 2022 г.

tsmc600.jpg

До появления первых 2-нанометровых чипов осталось около двух-трех лет

Параллельно с этим TSMC ведет разработку и 4-нанометровой топологии. О ней, как сообщал CNews, она впервые рассказала в июне 2020 г, и запустить ее она планирует в 2023 г.

Особенности GAAFET

Под аббревиатурой GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) скрывается полевой транзистор с горизонтальным расположением каналов и круговым затвором. Данная технология придет на смену применяемой в настоящее время той же TSMC технологии FinFET, которая подразумевает использование полевого транзистора «плавникового» типа) с вертикально расположенными каналами.

Одна из особенностей GAAFET заключается в том, что затвор в таких транзисторах опоясывает канал именно со всех сторон, тогда как в FinFET он окружает его с трех сторон из четырех. Последнее приводит к росту токов утечки, что исключено в GAAFET.

В апреле 2020 г. TSMC заявила, что не станет отказываться от FinFET при переходе на 3 нанометра. Это позволило бы с меньшими затратами совершить переход с текущих 7 и 5 нм. Позже компания решила не придерживаться этого плана, так как именно FinFET могла стать «бутылочным горлом» в развитии современных чипов.

Актуальное положение дел

TSMC – это один из крупнейших производителей полупроводниковой продукции. В число ее клиентов входят китайские Huawei и MediaTek и американская AMD, у которых нет собственных фабрик. В списке партнеров TSMC значатся также Apple и Qualcomm. По итогам 2019 г. TSMC выручила рекордные для нее 1,07 трлн тайваньских долларов (приблизительно $34,63 млрд). Это на 3,7% больше в сравнении с показателями 2018 г.

TSMC стала первой в мире компанией, освоившей 5-нанометровый техпроцесс производства – конвейерная линия уже запущена, и на ней будет выпускаться, в частности, флагманский чип Qualcomm Snapdragon 875, дебют которого запланирован на декабрь 2020 г. Также, по предварительной информации, процессор Apple A14 для новых смартфонов iPhone 2020 модельного года тоже окажется 5-нанометровым.

До проработки схемы производства GAAFET-транзисторов TSMC не раскрывала сроки перехода к 2 нанометрам, хотя работу над этой технологией, как сообщал CNews, начала еще летом 2019 г. тогда же компания впервые подтвердила свои планы по запуску 3-нанометровой линии в 2021 или 2022 гг. В начале 2020 г. сроки были перенесены на 2023 г. из-за пандемии коронавируса, с анонсом перехода на GAAFET компания вернулась к прежнему графику.

Чем ответит Samsung

Южнокорейская компания Samsung – это основной конкурент TSMC в сегменте производства микросхем. Как сообщал CNews, в апреле 2019 г. Samsung завершила разработку своей 5-нанометровой топологии и приступила к подготовке к запуску соответствующего производства. Как и TSMC, этой цели она достигла летом 2020 г.

Сразу после освоения 5 нм Samsung заинтересовалась 3 нанометрами, заявив о планах по переходу на эту технологию в 2021 г. Однако в апреле 2020 г. она была вынуждена перенести начало работы соответствующего конвейера на 2022 г. в связи с пандемией,

Samsung тоже планирует использовать технологию GAAFET, и прототип таких транзисторов был в ее распоряжении еще весной 2020 г. На момент публикации материала она не делала никаких заявлений о новых сроках освоения 3 нм.

Для сравнения, компания Intel на протяжении всей первой половины 2020 г. пыталась полностью перейти на 10-нанометровую топологию, которую она освоила в августе 2019 г. Что до AMD, то ее современные процессоры выпускаются по 7-нанометровым нормам, но, в отличие от Intel, собственных фабрик у нее нет, и производство она делегирует все той же TSMC, что увеличивает вероятность скорого появления 5-нанометровых Ryzen, Epyc и Threadripper.


СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗДЕЛА "IT"