A TSMC Technology Symposium 2021 kiemelt eseményei – Szilíciumtechnológia

A közelmúltban a TSMC megtartotta éves technológiai szimpóziumát, amely a szilícium-feldolgozási technológiáról és a csomagolási ütemtervről tájékoztatott. Ez a cikk áttekinti a szilícium-eljárás fejlesztéseinek legfontosabb eseményeit és a jövőbeli kiadási terveket.

A következő cikkek ismertetik a csomagolási kínálatot, és kitérnek a technológiai fejlesztésre és a kifejezetten az autóipar számára történő minősítésre. Néhány évvel ezelőtt a TSMC négy „platformot” határozott meg, amelyek egyedi K+F befektetéseket kapnának a konkrét műszaki ajánlatok optimalizálása érdekében: nagy teljesítményű számítástechnika (HPC); Mobil; él/IoT számítástechnika (ultra alacsony teljesítmény/szivárgás); és autóipar. A szimpózium elterjedt témája volt az autóipari folyamatfejlesztésre való összpontosítás, amelyről külön cikkben lesz szó.

Zárójelben ezek a platformok továbbra is a TSMC útitervének alapját képezik. A mobil szegmens azonban a (4G) okostelefonokon túl fejlődött, és az alkalmazások szélesebb körét öleli fel. A „digitális adatátalakítás” megjelenése megnövekedett kereslethez vezetett a vezeték nélküli kommunikációs lehetőségek iránt a szélső eszközök és a felhő/adatközponti erőforrások – például WiFi6/6E, 5G/6G (ipari és nagyvárosi) hálózatok – között. Ennek eredményeként a TSMC nagy hangsúlyt fektet a rádiófrekvenciás folyamattechnológia fejlesztésébe való befektetésére, hogy ezzel a bővülő szegmenssel foglalkozzon.

általános

Íme néhány általános kiemelés a szimpóziumról, majd konkrét folyamattechnológiai bejelentések következnek.

• a kínálat szélessége

2020-ban a TSMC kiterjesztette támogatását 281 különböző folyamattechnológiára, és 11,617 510 terméket szállított XNUMX ügyfélnek. A korábbi évekhez hasonlóan a TSMC büszkén kijelentette, hogy „soha nem zártunk le egy gyárat”.

A jelenlegi kapacitás 2020-ban meghaladja a 12 millió (12”-nek megfelelő) szeletet, a fejlett (digitális) és a speciális folyamatcsomópontok bővítésére irányuló beruházásokkal.

• tárgyi eszköz beruházás

A TSMC a következő három évben összesen 100 milliárd USD befektetést tervez, beleértve az idei 30 milliárd USD beruházást is, hogy támogassa a globális ügyféligényeket.

A TSMC 2020-as globális bevétele 47.78 milliárd dollár volt – a 30 milliárd dolláros éves elkötelezettség a hatalmas bővítésre minden bizonnyal jelentős és kiterjesztett félvezető-piaci növekedés várható, különösen a 7 nm-es és 5 nm-es folyamatcsaládok esetében. Például a 7 nm-es család új tapeout-jai (NTO-k) 60%-kal fognak növekedni 2021-ben.

A TSMC megkezdte egy amerikai gyár építését Phoenixben, AZ – az N5-ös folyamat mennyiségi gyártása 2024-ben indul (~20 ezer ostya havonta).

• környezetvédelmi kezdeményezések

A gyárak igényes fogyasztói az áramnak, a víznek és a (reaktív) vegyszereknek. A TSMC a 100%-ban megújuló energiaforrásokra való átállásra összpontosít 2050-re (25-ra 2030%). Ezenkívül a TSMC beruház a „zéró hulladék” újrahasznosítási és tisztítási rendszerekbe, és a használt vegyi anyagokat „elektronikus minőségű” minőségre állítja vissza.

Egy figyelmeztető megjegyzés… Iparunk híresen ciklikus, felerősített gazdasági fellendülésekkel és visszaeséssel. A TSMC egyértelmű üzenete a szimpóziumon az, hogy a félvezetők gyorsuló alkalmazása minden platformon – az adatintenzív számítási központoktól a vezeték nélküli/mobil kommunikáción át az autóipari rendszereken át az alacsony fogyasztású eszközökig – a belátható jövőben is folytatódni fog.

Folyamattechnológiai ütemterv

• N7/N7+/N6/N5/N4/N3

Az alábbi ábra összefoglalja a fejlett technológiai ütemtervet.

Az N7+ az EUV litográfia bevezetését jelenti az N7 alapfolyamatba. Az N5-öt 2020 óta nagy mennyiségben gyártják.

Az N3 továbbra is FinFET-alapú technológiai kínálat marad, a mennyiségi gyártás 2 második felében indul. Az N2022-höz képest az N5 a következőket nyújtja:

• +10-15% teljesítmény (iso-teljesítmény)
• -25-30% teljesítmény (iso-teljesítmény)
• +70% logikai sűrűség
• +20% SRAM sűrűség
• +10% analóg sűrűség

A TSMC Foundation IP általában két szabványos (különböző sávmagasságú) cellakönyvtárat kínál a HPC és mobil szegmensek egyedi teljesítményének és logikai sűrűségének kezelésére. Az N3 esetében a teljesítmény/teljesítmény (és a tápfeszültség tartomány) „teljes lefedettsége” egy harmadik szabványos cellakönyvtár bevezetéséhez vezetett, amint az alább látható.

Az N3 tervezési engedélyezése a következő negyedévben a v1.0 PDK állapot felé halad, és 2 3/2022Q-ig az IP-címek széles skálája minősíthető.

Az N4 egyedülálló „lökés” a meglévő N5 gyártási folyamathoz. Az optikai zsugorító közvetlenül elérhető, kompatibilis a meglévő N5-ös kialakításokkal. Ezen túlmenően az új tervekhez (vagy a fizikai újraimplementáció iránt érdeklődő meglévő tervekhez) elérhető néhány továbbfejlesztés a jelenlegi N5 tervezési szabályokhoz és a szabványos cellakönyvtárak frissítése.

Hasonlóképpen, az N6 a 7 nm-es család frissítése, az EUV litográfia (N7+ felett) egyre nagyobb terjedelmében. A TSMC jelezte: „7-ben az N5 továbbra is kulcsfontosságú ajánlat marad a növekvő számú 2021G mobil- és AI-gyorsító számára.”

• N7HPC és N5HPC

A HPC platform szigorú teljesítménykövetelményeit jelzi a vásárlók érdeklődése a névleges folyamat VDD határérték feletti tápfeszültség „overdrive” alkalmazása iránt. A TSMC egyedi „N7HPC” (4Q21) és „N5HPC” (2Q22) folyamatváltozatokat kínál, amelyek támogatják a túlhajtást, amint az alább látható.

Ezekhez a HPC-technológiákhoz megfelelő SRAM IP-tervezési kiadás fog megjelenni. Amint az várható volt, az ezen (egy számjegyű százalékos javítási) teljesítményopció iránt érdeklődő tervezőknek foglalkozniuk kell a megnövekedett statikus szivárgással, a BEOL megbízhatósági gyorsulási tényezőivel és az eszköz öregedésének meghibásodási mechanizmusaival. Figyelemre méltó a TSMC befektetése a kifejezetten egyedi platformokra optimalizált folyamatok fejlesztésébe és minősítésébe. (Az utolsó HPC-specifikus eljárásváltozat a 28 nm-es csomópontnál volt.)

• RF technológia

A WiFi6/6E és 5G (6GHz alatti és mmWave) vezeték nélküli kommunikáció iránti piaci kereslet arra késztette a TSMC-t, hogy fokozottan összpontosítson az RF-eszközök folyamatoptimalizálására. Az RF kapcsolók szintén kulcsfontosságú alkalmazási területet jelentenek. Az alacsony fogyasztású vezeték nélküli kommunikációs protokollok, mint például a Bluetooth (jelentős digitális integrációs funkcionalitással) szintén a középpontban állnak. Az autóradar képalkotó rendszerek iránt kétségtelenül növekvő igény lesz. Az mmWave alkalmazásokat az alábbi ábra foglalja össze.

A rádiófrekvenciás technológia teljesítményének leírására jellemzően használt két fő paraméter a következő:

• eszköz Ft („vágási frekvencia”), ahol az áramerõsítés = 1, fordítottan arányos az eszköz csatorna hosszával, L
• Fmax eszköz („maximális rezgési frekvencia”), ahol a teljesítményerősítés = 1, arányos Ft négyzetgyökével, fordítottan arányos Cgd és Rg négyzetgyökével

A TSMC RF technológia ütemterve az alábbiakban látható, különböző alkalmazási szegmensekre osztva.

Az N6RF folyamatot kiemelték a szimpóziumon – az eszköz teljesítményének összehasonlítása az N16FFC-RF-vel alább látható.

Az N28HPC+RF és az N16FFC-RC folyamatok is nemrégiben kaptak fejlesztéseket – például a parazita kapu ellenállásának (Rg) javulását emelték ki. Alacsony zajszintű erősítő (LNA) alkalmazásokhoz a TSMC 130 és 40 nm-en fejleszti SOI-kínálatát.

• ULP/ULL technológiák

Az IoT és a szélső eszközök alkalmazásai az előrejelzések szerint egyre elterjedtebbek lesznek, és egyre növekvő számítási teljesítményt igényelnek nagyon alacsony energiadisszipáció (ULP) mellett az ultra-alacsony szivárgás (ULL) statikus energiadisszipáció mellett az akkumulátor élettartamának növelése érdekében.

A TSMC ULP-folyamatváltozatokat biztosított – azaz működési funkcionalitást az IP-hez nagyon alacsony VDD tápfeszültség mellett. A TSMC lehetővé tette az ULL megoldásokat is, az eszközök/IP optimalizált küszöbfeszültséget használva.

Az alábbiakban áttekintést adunk az IoT (ULP/ULL) platformról és a folyamat ütemtervéről.

Az N12e folyamatcsomópontot a TSMC kiemelte, integrálva egy beágyazott nem felejtő memória technológiát (MRAM vagy RRAM), szabványos cellafunkciókkal egészen 0.55 V-ig (SVT eszközök használata esetén; az alacsony Vt cellák alacsonyabb VDD-t és aktív teljesítményt tesznek lehetővé nagyobb szivárgás esetén) . Hasonló figyelmet fordítottak az N12e SRAM IP Vmin és készenléti szivárgási áramának csökkentésére is.

Összegzésként

A szimpóziumon a TSMC számos új folyamatfejlesztést mutatott be, a HPC, az IoT és az autóipari platformok speciális optimalizálásával. A rádiófrekvenciás technológiai fejlesztések szintén a középpontban állnak az új vezeték nélküli kommunikációs szabványok gyors elfogadásának támogatása érdekében. És az biztos, hogy bár nem kapott nagy hangsúlyt a szimpóziumon, van egy világos végrehajtási ütemterv a fejlett mainstream folyamatcsomópontokhoz – N7+, N5 és N3 – további folyamatos folyamatfejlesztésekkel, amint az a közbenső kibocsátásban is tükröződik. N6 és N4 csomópontok.

A TSMC digitális technológiai ütemtervével kapcsolatos további információkért kérjük, kövesse ezt link.

-chip srác

Oszd meg ezt a bejegyzést ezen keresztül: Forrás: https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/tsmc/299944-highlights-of-the-tsmc-technology-symposium-2021-silicon-technology/