TSMC ٹیکنالوجی سمپوزیم 2021 کی جھلکیاں - سلکان ٹیکنالوجی

حال ہی میں، TSMC نے اپنا سالانہ ٹکنالوجی سمپوزیم منعقد کیا، جس میں سلیکون پروسیس ٹیکنالوجی اور پیکیجنگ روڈ میپ پر اپ ڈیٹ فراہم کیا گیا۔ یہ مضمون سلکان کے عمل کی پیشرفت اور مستقبل کے اجراء کے منصوبوں کی جھلکیوں کا جائزہ لے گا۔

اس کے بعد کے مضامین پیکیجنگ کی پیشکشوں کو بیان کریں گے اور ٹیکنالوجی کی ترقی اور قابلیت کو خاص طور پر آٹوموٹیو سیکٹر کے لیے بیان کریں گے۔ کئی سال پہلے، TSMC نے چار "پلیٹ فارمز" کی وضاحت کی تھی جو مخصوص تکنیکی پیشکشوں کو بہتر بنانے کے لیے منفرد R&D سرمایہ کاری حاصل کریں گے: ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ (HPC)؛ موبائل؛ edge/IoT کمپیوٹنگ (انتہائی کم طاقت/رساو)؛ اور، آٹوموٹو. سمپوزیم میں آٹوموٹیو مارکیٹ کے لیے پراسیس ڈویلپمنٹ پر توجہ ایک مروجہ تھیم تھی، اور ایک علیحدہ مضمون میں اس کا احاطہ کیا جائے گا۔

بنیادی طور پر، یہ پلیٹ فارم TSMC کے روڈ میپ کی بنیاد بنے ہوئے ہیں۔ اس کے باوجود، موبائل طبقہ (4G) اسمارٹ فونز سے آگے بڑھ کر ایپلی کیشنز کے وسیع سیٹ کو گھیرے میں لے چکا ہے۔ "ڈیجیٹل ڈیٹا ٹرانسفارمیشن" کے ظہور نے ایج ڈیوائسز اور کلاؤڈ/ڈیٹا سینٹر کے وسائل کے درمیان وائرلیس کمیونیکیشن کے اختیارات کی مانگ میں اضافہ کیا ہے - مثلاً WiFi6/6E، 5G/6G (صنعتی اور میٹروپولیٹن) نیٹ ورکس۔ نتیجے کے طور پر، TSMC RF پراسیس ٹیکنالوجی کی ترقی میں اپنی سرمایہ کاری پر زور دے رہا ہے، تاکہ اس پھیلتے ہوئے طبقے کو حل کیا جا سکے۔

جنرل

یہاں سمپوزیم کی کچھ عمومی جھلکیاں ہیں، جس کے بعد مخصوص عمل ٹیکنالوجی کے اعلانات ہیں۔

• پیشکش کی وسعت

2020 میں، TSMC نے 281 مختلف پراسیس ٹیکنالوجیز کو شامل کرنے کے لیے اپنے تعاون کو بڑھایا، 11,617 صارفین کو 510 مصنوعات کی ترسیل کی۔ جیسا کہ پچھلے سالوں میں، TSMC نے فخریہ طور پر کہا کہ "ہم نے کبھی ایک فیب بند نہیں کیا۔"

2020 میں موجودہ صلاحیت 12M (12” مساوی) ویفرز سے زیادہ ہے، جس میں جدید (ڈیجیٹل) اور خصوصی پروسیس نوڈس دونوں کے لیے توسیعی سرمایہ کاری ہے۔

• سرمایہ کاری کا سامان سرمایہ کاری

TSMC اگلے تین سالوں میں مجموعی طور پر US$100 بلین کی سرمایہ کاری کرنے کا ارادہ رکھتا ہے، جس میں اس سال 30 بلین امریکی ڈالر کی سرمایہ کاری بھی شامل ہے، تاکہ عالمی صارفین کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔

TSMC کی عالمی 2020 آمدنی $47.78B تھی - فیب کی توسیع کے لیے $30B کا سالانہ کمٹ یقینی طور پر نمایاں اور توسیع شدہ سیمی کنڈکٹر مارکیٹ کی ترقی کی توقع کی تجویز کرے گا، خاص طور پر 7nm اور 5nm پراسیس فیملیز کے لیے۔ مثال کے طور پر، 7nm خاندان کے لیے نئے ٹیپ آؤٹ (NTOs) 60 میں 2021% بڑھ جائیں گے۔

TSMC نے Phoenix, AZ میں ایک US fab کی تعمیر شروع کر دی ہے – N5 عمل کی حجم کی پیداوار 2024 میں شروع ہو جائے گی (~20K ویفرز فی مہینہ)۔

• ماحولیاتی اقدامات

Fabs صارفین سے بجلی، پانی اور (رد عمل) کیمیکلز کا مطالبہ کر رہے ہیں۔ TSMC 100 (2050 تک 25%) تک 2030% قابل تجدید توانائی کے ذرائع پر منتقلی پر مرکوز ہے۔ مزید برآں، TSMC "زیرو ویسٹ" ری سائیکلنگ اور پیوریفیکیشن سسٹمز میں سرمایہ کاری کر رہا ہے، استعمال شدہ کیمیکلز کو "الیکٹرانک گریڈ" کے معیار پر واپس کر رہا ہے۔

ایک احتیاطی نوٹ… ہماری صنعت مشہور طور پر چکراتی ہے، جس میں معاشی بہتری اور مندی بڑھ رہی ہے۔ سمپوزیم میں TSMC کی طرف سے واضح پیغام یہ ہے کہ تمام پلیٹ فارمز پر سیمی کنڈکٹرز کو تیزی سے اپنانا — ڈیٹا سے متعلق کمپیوٹیشن مراکز سے لے کر وائرلیس/موبائل کمیونیکیشن سے لے کر آٹوموٹو سسٹمز سے لے کر کم طاقت والے آلات تک — مستقبل قریب تک جاری رہے گا۔

عمل ٹیکنالوجی روڈ میپ

• N7/N7+/N6/N5/N4/N3

نیچے دی گئی تصویر جدید ٹیکنالوجی کے روڈ میپ کا خلاصہ کرتی ہے۔

N7+ بیس لائن N7 عمل میں EUV لتھوگرافی کے تعارف کی نمائندگی کرتا ہے۔ N5 2020 سے حجم کی پیداوار میں ہے۔

N3 ایک FinFET پر مبنی ٹیکنالوجی کی پیشکش رہے گی، حجم کی پیداوار 2H2022 میں شروع ہوگی۔ N5 کے مقابلے میں، N3 فراہم کرے گا:

• +10-15% کارکردگی (آئی ایس او پاور)
• -25-30% پاور (آئی ایس او کارکردگی)
• +70% منطقی کثافت
• +20% SRAM کثافت
• 10% ینالاگ کثافت

TSMC فاؤنڈیشن IP نے HPC اور موبائل سیگمنٹس کی منفرد کارکردگی اور منطقی کثافت کو حل کرنے کے لیے عام طور پر دو معیاری سیل لائبریریاں (مختلف ٹریک ہائٹس کی) پیش کی ہیں۔ N3 کے لیے، کارکردگی/پاور (اور سپلائی وولٹیج ڈومین) رینج کی "مکمل کوریج" کی ضرورت نے تیسرے معیاری سیل لائبریری کو متعارف کرایا ہے، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

N3 کے لیے ڈیزائن کی اہلیت اگلی سہ ماہی میں v1.0 PDK اسٹیٹس کی طرف بڑھ رہی ہے، جس میں IP کے ایک وسیع سیٹ کو 2Q/3Q 2022 تک کوالیفائی کیا گیا ہے۔

N4 موجودہ N5 پیداواری عمل کے لیے ایک منفرد "دھکا" ہے۔ ایک آپٹیکل سکڑ براہ راست دستیاب ہے، جو موجودہ N5 ڈیزائن کے ساتھ ہم آہنگ ہے۔ مزید برآں، نئے ڈیزائنوں کے لیے (یا موجودہ ڈیزائن جو جسمانی دوبارہ عمل میں لانے میں دلچسپی رکھتے ہیں)، موجودہ N5 ڈیزائن کے قواعد میں کچھ دستیاب اضافہ اور معیاری سیل لائبریریوں کی تازہ کاری ہے۔

اسی طرح، N6 7nm فیملی کے لیے ایک اپ ڈیٹ ہے، جس میں EUV لتھوگرافی (N7+ سے زیادہ) کو اپنانا ہے۔ TSMC نے اشارہ کیا، "7 میں N5 2021G موبائل اور AI ایکسلریٹر ڈیزائن کی بڑھتی ہوئی تعداد کے لیے ایک اہم پیشکش ہے۔"

• N7HPC اور N5HPC

HPC پلیٹ فارم کی مطلوبہ کارکردگی کے تقاضوں کا اشارہ برائے نام VDD حد سے زیادہ سپلائی وولٹیج "اوور ڈرائیو" لگانے میں کسٹمر کی دلچسپی ہے۔ TSMC منفرد "N7HPC" (4Q21) اور "N5HPC" (2Q22) پروسیس ویریئنٹس پیش کرے گا جو اوور ڈرائیو کو سپورٹ کرتے ہیں، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

ان HPC ٹیکنالوجیز کے لیے متعلقہ SRAM IP ڈیزائن ریلیز ہو گا۔ جیسا کہ توقع کی گئی ہے، اس (سنگل ہندسوں کی فیصد میں بہتری) کارکردگی کے آپشن میں دلچسپی رکھنے والے ڈیزائنرز کو بڑھتی ہوئی جامد رساو، BEOL قابل اعتماد سرعت کے عوامل، اور ڈیوائس کی عمر بڑھنے کی ناکامی کے طریقہ کار کو حل کرنے کی ضرورت ہوگی۔ انفرادی پلیٹ فارمز کے لیے خاص طور پر بہتر بنائے گئے عمل کی ترقی اور قابلیت میں TSMC کی سرمایہ کاری قابل ذکر ہے۔ (آخری HPC مخصوص عمل کی مختلف حالت 28nm نوڈ پر تھی۔)

• آریف ٹیکنالوجی

WiFi6/6E اور 5G (sub-6GHz اور mmWave) وائرلیس کمیونیکیشنز کی مارکیٹ ڈیمانڈ نے TSMC کو RF ڈیوائسز کے لیے پراسیس آپٹیمائزیشن پر توجہ بڑھانے پر مجبور کیا ہے۔ آر ایف سوئچ بھی ایک کلیدی ایپلی کیشن ایریا ہیں۔ کم پاور وائرلیس کمیونیکیشن پروٹوکول، جیسے کہ بلوٹوتھ (اہم ڈیجیٹل انضمام کی فعالیت کے ساتھ) بھی توجہ کا مرکز ہیں۔ آٹوموٹو ریڈار امیجنگ سسٹم بلاشبہ بڑھتی ہوئی مانگ کا تجربہ کرے گا۔ ایم ایم ویو ایپلی کیشنز کا خلاصہ نیچے دی گئی تصویر میں کیا گیا ہے۔

عام طور پر RF ٹیکنالوجی کی کارکردگی کو بیان کرنے کے لیے استعمال ہونے والے دو اہم پیرامیٹرز ہیں:

• ڈیوائس Ft ("کٹ آف فریکوئنسی")، جہاں موجودہ فائدہ = 1، ڈیوائس چینل کی لمبائی کے الٹا متناسب، L
• ڈیوائس Fmax ("زیادہ سے زیادہ دولن کی تعدد")، جہاں پاور گین = 1، Ft کے مربع جڑ کے متناسب، Cgd اور Rg کے مربع جڑ کے الٹا متناسب

TSMC RF ٹیکنالوجی روڈ میپ ذیل میں دکھایا گیا ہے، مختلف ایپلیکیشن سیگمنٹس میں تقسیم کیا گیا ہے۔

N6RF کے عمل کو سمپوزیم میں نمایاں کیا گیا تھا - N16FFC-RF سے ایک ڈیوائس کی کارکردگی کا موازنہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

N28HPC+RF اور N16FFC-RC کے عمل میں بھی حال ہی میں اضافہ ہوا ہے - مثال کے طور پر، پرجیوی گیٹ مزاحمت، Rg، میں بہتری کو نمایاں کیا گیا تھا۔ کم شور والے ایمپلیفائر (LNA) ایپلی کیشنز کے لیے، TSMC اپنی SOI پیشکشوں کو 130nm اور 40nm پر تیار کر رہا ہے۔

• ULP/ULL ٹیکنالوجیز

IoT اور ایج ڈیوائس ایپلی کیشنز کے زیادہ وسیع ہونے کی پیش گوئی کی گئی ہے، جو بیٹری کی بہتر زندگی کے لیے انتہائی کم رساو (ULL) جامد بجلی کی کھپت کے ساتھ مل کر بہت کم پاور ڈسپیپشن (ULP) پر کمپیوٹیشنل تھرو پٹ بڑھانے کا مطالبہ کرتی ہے۔

TSMC نے ULP پروسیس کی مختلف قسمیں فراہم کی ہیں - یعنی بہت کم VDD سپلائی وولٹیج پر IP کے لیے آپریشنل فعالیت۔ TSMC نے ULL سلوشنز کو بھی فعال کیا ہے، آلات/IP آپٹمائزڈ تھریشولڈ وولٹیجز کے استعمال کے ساتھ۔

IoT (ULP/ULL) پلیٹ فارم اور عمل کے روڈ میپ کا ایک جائزہ ذیل میں دیا گیا ہے۔

N12e پروسیس نوڈ کو TSMC نے نمایاں کیا، ایک ایمبیڈڈ نان ولیٹائل میموری ٹیکنالوجی (MRAM یا RRAM) کو مربوط کرتے ہوئے، معیاری سیل کی فعالیت کو 0.55V تک کم کیا گیا (SVT ڈیوائسز کا استعمال کرتے ہوئے؛ کم Vt سیلز کم VDD اور زیادہ رساو پر فعال پاور کو فعال کریں گے) . N12e SRAM IP کے Vmin اور اسٹینڈ بائی لیکیج کرنٹ کو بھی کم کرنے کے لیے تقابلی توجہ دی گئی ہے۔

خلاصہ

سمپوزیم میں، TSMC نے HPC، IoT، اور آٹوموٹیو پلیٹ فارمز کے لیے مخصوص اصلاح کے ساتھ کئی نئی پروسیسنگ ڈیولپمنٹس متعارف کروائیں۔ وائرلیس کمیونیکیشن کے نئے معیارات کو تیزی سے اپنانے کی حمایت میں RF ٹیکنالوجی میں اضافہ بھی توجہ کا مرکز ہے۔ اور، یقینی طور پر، اگرچہ سمپوزیم میں اس پر زیادہ زور نہیں دیا گیا، لیکن اعلی درجے کی مرکزی دھارے کے عمل کے نوڈس - N7+, N5، اور N3 کے لیے ایک واضح عملدرآمد روڈ میپ موجود ہے - جس کی عکاسی انٹرمیڈیٹ کے اجراء میں جاری عمل میں اضافی بہتری کے ساتھ ہے۔ نوڈس N6 اور N4۔

TSMC کے ڈیجیٹل ٹیکنالوجی روڈ میپ کے بارے میں مزید معلومات کے لیے، براہ کرم اس پر عمل کریں۔ لنک.

-چپ آدمی

اس پوسٹ کو بذریعہ شیئر کریں: ماخذ: https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/tsmc/299944-highlights-of-the-tsmc-technology-symposium-2021-silicon-technology/