Die Chipgießerei kämpft gegen den fortschrittlichen Herstellungsprozess. Warum ist TSMC 2nm führend?

Kürzlich wurde berichtet, dass TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung von fortschrittlichen 2-nm-Prozessen erzielt und erfolgreich einen Weg gefunden hat, um in die Gate-All-Around-Technologie (GAA) einzusteigen.

Die Entwicklung fortschrittlicherer Herstellungsprozesse unter Verwendung ausgereifter und charakteristischer Prozesse war schon immer die Anweisung von Chipherstellern wie TSMC und Samsung. Zuvor gab Samsung bekannt, dass es das erste Unternehmen sein würde, das die GAA-Technologie bei 3 nm einführt, und drückte damit seinen Ehrgeiz aus, die führende Position der globalen Chipgießerei zu erreichen. Dieses Mal hat TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung des 2-nm-Prozesses erzielt, indem es seine starken Forschungs- und Entwicklungskapazitäten hervorhob und den Wettbewerb zwischen den beiden großen Giganten der Chipgießerei verschärfte.

TSMC und Samsung konkurrieren um fortschrittlichere Verfahren

Nach der Geburt des Moore'schen Gesetzes wurde die Größe der Chips immer kleiner, und Unternehmen erforschten weiterhin neue Verfahren und Materialien, um Halbleiterprodukte zu entwickeln und die Leistung zu verbessern. Mo Dakang, ein Experte in der Halbleiterindustrie, sagte dem Reporter von China Electronics News, dass der derzeitige Hauptentwicklungsweg der Halbleiterindustrie die kontinuierliche Reduzierung der Größe sei. Die Verringerung der Größe kann zu einer Erhöhung der Integration führen, die Produktleistung verbessern und die Produktkosten senken.

TSMC und Samsung sind führend auf dem Gebiet der Chipgießerei. Nach Angaben von TrendForce übernahm TSMC im zweiten Quartal dieses Jahres einen Anteil von 51,5% an der Chipgießerei, gefolgt von Samsung mit einem Anteil von rund 19%. Jin Cunzhong, Generalsekretär der China Electronic Special Equipment Association, wies darauf hin, dass TSMC im 7-Nanometer-Massenproduktionsplan Samsung voraus ist. In diesem Zusammenhang gab Zhou Peng, stellvertretender Dekan der School of Microelectronics an der Fudan University, genauere Informationen: TSMC kündigte bereits im April 2018 die Massenproduktion des 7-Nanometer-Verfahrens an und erhielt die Genehmigung von Apple, Huawei HiSilicon, AMD, Qualcomm und andere Kunden. Eine große Anzahl von 7nm Bestellungen. Samsung kündigte im Oktober 2018 die Massenproduktion seines 7-Nanometer-Prozesses an. Die Verzögerung des Zeitplans hat zum Verlust einer großen Anzahl von Kundenaufträgen geführt.

Im Bereich fortschrittlicher Prozesse "konkurrieren" TSMC und Samsung weiter. Am Beispiel des 5-nm-Prozesses gewann TSMC alle Bestellungen für die vier neuen iPhone-Prozessoren, die Apple in der zweiten Hälfte dieses Jahres auf den Markt bringen wird. Jin Cunzhong sagte Reportern, dass TSMC in diesem Jahr voraussichtlich eine Massenproduktion von 5 nm erreichen wird, Samsung dies jedoch nicht kann. Angesichts der Tatsache, dass TSMC eine große Anzahl von 5-nm-Bestellungen gewonnen hat, darf Samsung wirklich nicht zurückgelassen werden. Es wurde angekündigt, die bisherige 7-nm-Prozesschipbasis in eine 5-nm-Prozessproduktionsbasis umzuwandeln, um Chipgießereidienste für Dritthersteller bereitzustellen und 5 nm zu "beschleunigen". Weg, um TSMC einzuholen. Es wird berichtet, dass Samsung einige Aufträge für die Qualcomm 5G-Chipgießerei erhalten hat und das 5-nm-Verfahren zur Herstellung von Chips verwenden wird.

Im Wettbewerb um fortschrittlichere Herstellungsverfahren verfolgen TSMC und Samsung mich immer noch. Zhou Peng stellte vor, dass Samsung viel Geld in die Forschung und Entwicklung fortschrittlicherer Verfahren investiert hat. Gleichzeitig wurde die Roadmap für den Chipprozess angepasst. Der 4-nm-Prozess wird übersprungen und direkt von 5 auf 3 nm und im 3-nm-Prozess erhöht. Der erste, der bekannt gab, dass er GAA-Technologie verwenden wird. Samsung hat auch MBCFETs (Multi-Bridge-Channel-Feldeffekttransistoren) auf Basis von Nanoblättern hergestellt, die die Transistorleistung erheblich verbessern können, um die FinFET-Transistortechnologie zu ersetzen.

Mo Dakang sagte Reportern, dass TSMC zwar im Entwicklungsplan der GAA-Architektur hinter Samsung zurückbleibt, TSMC jedoch weiterhin die FinFET-Technologie im 3-nm-Prozess einführen will, um die Änderungen an den Produktionswerkzeugen zu reduzieren, um die Kostenstruktur beizubehalten und die Kunden zu reduzieren. Konstruktionsänderungen, um die Produktionskosten zu senken oder bessere Ergebnisse zu erzielen. Zhou Peng sagte, TSMC habe vor vielen Jahren mit der Planung des 3-Nanometer-Prozesses begonnen und plane, 2021 eine Massenproduktion zu erreichen. Am nächsten Knoten, 2 nm, scheint TSMC einen Schritt voraus zu sein. Dieses Mal haben sie einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung fortschrittlicher 2-nm-Prozesse erzielt. Es wird berichtet, dass TSMC angekündigt hat, eine Fabrik im südlichen Wissenschafts- und Technologiepark in Taiwan, China, zu errichten und mit der Forschung und Entwicklung des 2-Nanometer-Prozesses zu beginnen. Und Samsung hat selten Neuigkeiten über die Entwicklung des 2-nm-Prozesses veröffentlicht.

Warum kann TSMC in fortschrittlicheren Herstellungsprozessen "die Führung übernehmen"?

Unter dem "Stab" des Mooreschen Gesetzes ist der Wettbewerb um fortschrittlichere Herstellungsverfahren in der Gießerei intensiver geworden. Zhou Peng sagte Reportern, dass sich die drei großen Chipgießerei-Giganten TSMC, Samsung und Intel im Hinblick auf fortschrittliche Herstellungsverfahren im ersten Lager befinden. Intel plant, im Jahr 2021 7 Nanometer (entspricht 5 Nanometern) auf den Markt zu bringen, bleibt jedoch beim 10-Nanometer-Knoten und hofft, 10 Nanometer "extrem" zu machen. Daher bleibt nur TSMC für die Prozessknoten von 7 Nanometern und darunter auf dem Schlachtfeld. Und Samsung präsentiert ein absolut oligarchisches Wettbewerbsmuster. Dieses Mal hat TSMC einen großen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung von 2-nm-fortgeschrittenen Prozessen erzielt, was bedeutet, dass TSMC vorübergehend in führenden Positionen in fortgeschritteneren Prozessen führend ist. Warum kann TSMC die Führung in fortschrittlicheren Herstellungsprozessen übernehmen?

Laut Mo Dakang ist TSMC in der Tat keine "kämpfende Person". TSMC kann dank der Unterstützung einer großen Gruppe dahinter Durchbrüche in der 2-nm-Technologie "vorantreiben". Es wird berichtet, dass TSMC immer betont hat, dass es bei OEMs immer eine neutrale Haltung beibehält, nicht mit Kunden um Bestellungen konkurriert und die Interessen der Kunden wirklich in den Vordergrund stellen kann. Daher ist TSMC seit langem in der Lage, gute Kundenbeziehungen aufzubauen, wodurch die Anzahl der Kundengruppen (Apple, Xilinx, Nvidia usw.), die keinen Interessenkonflikt mit TSMC haben, sehr groß ist. Nachdem der Chip in den 3-nm-Prozess eingetreten ist, ist es für viele vorhandene Technologien schwierig, die Nachfrage zu befriedigen. TSMC als Gießerei ist keine Ausnahme. Es muss umfassend unter den Aspekten Gerätearchitektur, Prozessvariation, thermische Effekte, Ausrüstung und Materialien behandelt werden. Da TSMC jedoch einen großen Kundenstamm hat, der es unterstützt, kann es mit TSMC zusammenarbeiten, um die Prozessausbeute zu verbessern und die Kosten zu senken, um die Massenproduktion zu beschleunigen. Dies ist auch der Schlüssel zu TSMCs "Präventivschlag" im 2-nm-Bereich.

Zhou Peng wies darauf hin, dass die Vorteile von TSMC in der FinFET-Technologie die Forschung und Entwicklung von TSMC im fortschrittlichen 2-nm-Herstellungsprozess erheblich unterstützt haben und es ihm ermöglicht haben, die Führung zu übernehmen. "Wenn sich der Prozessknoten auf 3 nm entwickelt, wird der Transistorkanal weiter verkürzt und die FinFET-Struktur stößt auf die Begrenzung des Quantentunneleffekts. GAA-FET entspricht einer verbesserten Version von FinFET. Das Gate des FinFET umhüllt die 3 Seiten Der Mechanismus des Gate-Leckstroms ist ähnlich. Die GAA-Technologie umhüllt alle vier Seiten des Kanals, um die Fähigkeit des Gates zur Steuerung des Kanalstroms weiter zu verbessern. TSMC hat eine tiefe Grundlage auf dem Gebiet des FinFET Technologie, und diese Technologien haben dazu geführt, dass TSMC erfolgreich einen 3-nm-FinFET entwickelt hat. Die Umstellung der Technologie auf 2-nm-GAA-Technologie hat eine wichtige Rolle bei der Förderung gespielt und den Iterationszyklus des TSMC-Updates für fortschrittliche Prozesstechnologien erheblich verkürzt. " Zhou Peng erzählte Reportern.

Gleichzeitig ist TSMC auch für die Geräteunterstützung bereit. Zhou Peng sagte, dass TSMC ASML-Geräte für extreme Ultraviolettlithographie (EUV) in großen Mengen bestellt hat, um das fortschrittliche 2-nm-Verfahren zu realisieren. Zhou Peng wies jedoch auch darauf hin, dass die Genauigkeit der Fotolithografietechnologie direkt die Genauigkeit des Prozesses bestimmt. Für den fortschrittlichen Prozess von 2 Nanometern muss dringend eine EUV-Technologie mit hoher numerischer Apertur entwickelt werden. Die Optimierung von Lichtquellen- und Maskenwerkzeugen sowie die Ausbeute und Genauigkeit von EUV Es ist ein wichtiger Faktor, um Durchbrüche in der fortschrittlicheren Prozesstechnologie zu erzielen.

TSMC durchbricht oder stimuliert die Technologie-Upgrades anderer Hersteller

Wichtige technologische Durchbrüche bei fortschrittlicheren Herstellungsprozessen werden sich auf die gesamte Industrie und Marktstruktur für integrierte Schaltkreise auswirken. Zhou Peng sagte, dass die Bewertung der Prozesstechnologie zwar aus mehreren Dimensionen wie der tatsächlichen Transistordichte, Leistung und dem Stromverbrauch betrachtet werden muss, die Einführung wichtiger fortschrittlicher Prozesstechnologien jedoch für die Industrie und die Marktstruktur integrierter Schaltkreise von großer Bedeutung ist. "Im Forschungs- und Entwicklungsprozess fortschrittlicher Herstellungsprozesse übersteigen die Investitionskosten für jede Technologieproduktionslinie mehrere zehn Milliarden US-Dollar. Höhere F & E- und Produktionskosten entsprechen schwierigeren technischen Herausforderungen. Immer wenn sich der Prozess physikalischen Grenzen nähert, Transistorstruktur, Die Innovation und Synergie von Lithografie, Abscheidung, Ätzen, Integration, Verpackung und anderen Technologien kann eine entscheidende Rolle für den Durchbruch der Obergrenze für die Chipleistung spielen. " Zhou Peng erzählte Reportern.

Zhou Peng sagte Reportern auch, dass die Forschung an fortschrittlichen Prozessknoten für die Entwicklung von Gießereien und der gesamten Halbleiterindustrie von entscheidender Bedeutung ist und die Verzögerung in Forschung und Entwicklung durch die fortschrittlichen Prozesse anderer Hersteller übertroffen oder sogar ersetzt wird. Auf dieser Grundlage geht Zhou Peng davon aus, dass der technologische Durchbruch von TSMC im 2-nm-Prozess die Produktentwicklung und technologische Aufrüstung führender Unternehmen wie Samsung und Intel im Bereich fortschrittlicher Prozesse anregen wird.

Zhou Peng prognostizierte, dass der 3-Nanometer-Prozess von TSMC für die Massenproduktion im Jahr 2021 geplant ist und der Start von 2 Nanometern zwischen 2023 und 2024 liegen könnte. Wenn TSMC den 2-nm-Prozess erfolgreich startet, wird dies das Muster des Gießereimarkts in ändern die Zukunft? Zhou Peng sagte, dass der erste Start des 2-nm-Prozesses den Anteil von TSMC am Markt für fortschrittliche Prozesse sicherlich weiter ausbauen und möglicherweise sogar die Lücke zu Samsung und Intel vergrößern wird. Natürlich fördern Samsung und Intel auch aktiv Forschung und Entwicklung. Die Forschung und Entwicklung der Prozesstechnologie ist voller Variablen, und wer in Zukunft endlich führen kann, muss weiter beobachtet werden.

In Bezug auf den Wettbewerb fortschrittlicher Herstellungsverfahren auf dem Gießereimarkt sagte Zhou Peng, dass ein solcher Wettbewerb der gesamten Industrie und den Anwendern integrierter Schaltkreise Vorteile bringen kann. "Die Marktnachfrage treibt die Weiterentwicklung fortschrittlicher Fertigungsprozesse voran. Unabhängig davon, wer in Zukunft führend bei fortschrittlichen Fertigungsprozessen ist, wird dies letztendlich der gesamten Industrie für integrierte Schaltkreise und allen zugute kommen, die sich für hochleistungsfähige elektronische Produkte interessieren." Zhou Peng erzählte Reportern.