Техпроцесс чем меньше тем лучше. Что такое техпроцесс (нм) процессора? нм не везде одинаковы

Производители чипов любят хвастаться новыми рекордами миниатюризации техпроцессов - независимо от того, используют ли они свои мощности или контрактных производителей. Intel, Samsung, GlobalFoundries и TSMC постоянно соревнуются друг с другом. Однако заявляемые характеристики 16, 14, 10 или 7 нм уже не являются определяющими, то есть их нельзя использовать для сравнения техпроцессов. Следует оценивать и другие характеристики техпроцесса (Fin Pitch, Min Metal Pitch, Cell Height и Gate Pitch).

В прошлом году Intel акцентировала . AMD и Intel , хотя подходы двух компаний фундаментально отличаются. AMD для старших процессоров предпочитает , Intel предпочитает монолитный дизайн кристаллов.

Банг-Хао Хуан (Bang-Hao Huang) и Ших-Хсин Чан (Shih-Hsin Chang) из тайваньской компании MSSCORPS CO., LTD провели анализ чипа Samsung Exynos 8895, сравнив его с Apple A11 Bionic, производимым TSMC. Также они добавили опубликованные спецификации Intel. Результаты оказались весьма любопытными.

Сравнение техпроцессов

	Intel 14 нм	Intel 10 нм	TSMC 10 нм	Samsung 10 нм
Fin Pitch	42/45 нм	34 нм	35,1 нм	46,8 нм
Min Metal Pitch	52 нм	36 нм	44 нм	48 нм
Cell Height	399 нм	272 нм	330 нм	360 нм
Gate Pitch	70 нм	54 нм	44 нм	48 нм
Fin Height	42/46 нм	53 нм	42,1 нм	48,6 нм
Fin Width	8/7 нм	7 нм	5,4 нм	5,9 нм
6T-SRAM	69,167/70,158 нм²	-	40,233 нм²	49,648 нм²

Перед тем, как мы перейдем к анализу спецификаций, позвольте пояснить некоторые:

• Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
• Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
• Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
• Fin Width: толщина ребер

У Intel мы получили несколько итераций 14-нм техпроцесса с небольшими улучшениями, но 10-нм техпроцесс должен знаменовать существенный прогресс. Впрочем, Intel - далеко не единственная компания с достаточной компетенцией для производства чипов по современным техпроцессам. Возможно, Intel начинает сдавать позиции: задержки с выходом процессоров, изготавливаемых по новому техпроцессу, указывают на технические проблемы. Intel причины задержек не комментирует.

В источнике проводится сравнение 10-нм техпроцессов Samsung и TSMC, по итогам вывод следующий: техпроцесс Samsung Exynos 8895 выделяется большей высотой и шириной ребер, в случае TSMC мы получаем меньшее расстояние между ребрами и меньшую толщину интерконнектов. И TSMC, и Samsung подошли к технически возможным пределам для массового производства.

Сравнение со спецификациями Intel для 10-нм техпроцесса показывает, что бывший технологический лидер пропустил вперед конкурентов. Конечно, производство мобильных SoC отличается от производства настольных процессоров, но некоторые характеристики техпроцессов вполне сравнимы, независимо от размера или сложности чипа.

TSMC и Samsung за последние годы сражались за клиента. Поэтому они прилагали значительные усилия, чтобы технически выйти вперед. К этой битве скоро присоединится Intel с массовым производством 10-нм процессоров, а также GlobalFoundries, которая будет производить процессоры AMD. Конечно, насчет выполнения закона Мура можно долго спорить. Но миллиардные инвестиции в новые технологические линии, вложения в исследования и разработки себя оправдывают.

Компания Intel уже технологически на несколько лет отстаёт от AMD, однако это не мешает ей планировать будущие разработки.

Доктор Айэн Кёртесс, присутствующий на мероприятии IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), увидел и опубликовал технологическую дорожную карту Intel на ближайшие 10 лет.

Технологическая дорожная карта Intel "Мы верим в Мура"

Согласно новым планам, несмотря на явные проблемы с реализацией 10 нм технологии, уже в 2021 год компания перейдёт на 7 нм производство процессоров. В 2023 году нас ждут 5 нм процессоры, 3 нм в 2025 году, а 2 нм в 2027 году. Интересно, что это не предел, и уже в 2029 году фирма перейдёт на процесс с размером элементов в 1,4 нм. Таким образом, фирма планирует переходить на более тонкий техпроцесс каждые два года. Что касается размера в 1,4 нм, то по словам Кёртесса это «эквивалентно размеру 12 атомов кремния». Просто поразительно.

TSMC будет производить большинство GPU Ampere

25 декабря

Новое поколение графических процессоров NVIDIA с кодовым именем Ampere будет представлено в 2020 году. Эти GPU лягут в основу широкого спектра устройств, от игровых видеокарт до ускорителей расчётов в центрах обработки данных.

Известно, что производить новые процессоры будут компании Samsung и TSMC, но не было понятно, в какой пропорции. В ходе конференции GTC 2019 у основателя и исполнительного директора NVIDIA Дженсена Хуана спросили, кто будет производить большую часть из новых 7 нм GPU 2020 года и позднее. На что Хуан ответил, что основной частью производства займётся TSMC, в то время как Samsung будет выпускать малую долю продукции для NVIDIA. Мы, со своей стороны, можем предположить, что в случае с корейским производителем речь идёт о маломощных вариантах для ноутбуков или OEM-сборщиков.

Хуан отметил, что без TSMC NVIDIA не добилась бы столь высокой энергетической эффективности и производительности, как той, что она имеет, производя 12 нм видеокарты GeForce RTX и Quadro RTX . Особенно в сравнении с 7 нм GPU от AMD, которые используются в видеокартах серий Radeon RX 5500 и RX 5700.

Но когда же NVIDIA представит новый процессор? Вряд ли мы увидим его в ближайшие пару недель. Скорее всего, нам стоит ожидаться его в марте, на GPU Technology Conference (GTC).

Будущие Zen ориентируются на изменения архитектуры

18 ноября

Будущее процессоров Zen связано с изменениями архитектуры, а не только техпроцесса производства. Об этом сообщила исполнительный директор AMD Лиза Су.

Успех Zen 2 связан с тремя факторами: технологией изготовления, улучшенной конструкцией ядра и инновационным чиплетом, подходящим к производству процессора. Много внимания уделялось новой 7 нм технологии производства, которая не только повысила энергоэффективность, но и позволила поднять частоты и уплотнить транзисторы.

В ходе отчёта за III квартал Лиза Су сообщила, что будущие процессоры Zen будут полагаться не только на улучшения техпроцесса. Теперь фирма будет в основном полагаться на изменения в архитектуре. Она отметила, что переход на 5 нм процесс произойдёт в своё время, однако главным движителем изменений будет именно архитектура.

Тем не менее, вряд ли возможны сильные изменения архитектуры без новой технологии производства. Достаточно вспомнить Intel, которая застряв на 14 нм производстве не внесла сколь-либо значимых изменений в сам CPU . И сейчас для AMD очень важно не повторить эту ошибку.

AMD подтверждает выпуск Ryzen 4000 в начале 2020 года

8 ноября

Если вы думали, что 2019 год был насыщенным для AMD, то вы ошибались, поскольку уже в начале следующего года нас ждёт релиз новых процессоров серии Ryzen 4000. Об этом сообщила руководитель компании Лиза Су.

Исполнительный директор AMD Лиза Су пояснила: «Мы с большим нетерпением заходим в 2020 года. Вы увидите наши мобильные процессоры следующего поколения уже в начале 2020 года. Вы увидите 7 нм мобильные чипы, которые ещё не появились на рынке. Это очень мощный портфель. Мы хорошо работаем с Zen 3 в качестве дополнения, это большая активность для продукта» .

Так что, нас ждёт новое поколение мобильных процессоров в начале года, а это ни что иное, как Ryzen 4000.

Что касается настольных процессоров Ryzen 4000, то они должны появиться несколькими месяцами позднее, возможно, в июне на Computex, с началом продаж в июле.

Стоимость запуска 7 нм технологии более миллиарда

29 октября

Не секрет, что с уменьшением техпроцессов, стоимость разработки микросхем становится всё дороже.

Центральные и графические процессоры с высокой производительностью по-прежнему требуют всё более меньших размеров элементов, однако другим, менее энергоёмким решениям, уже не нужно дальнейшее уменьшение, поскольку этот процесс оказывается слишком дорогим.

Сайт Fudzilla сообщает, что, проведя разговоры со многими инженерами и руководителями технологических компаний, они установили, что стоимость запуска производства чипа по 7 нм нормам превышает миллиард долларов.

Стремление к экономии масштаба привело к тому, что создание одного чипа стоит миллиард долларов и месяцы работы. Поэтому требуются высокие объёмы продаж, чтобы иметь возможность платить такую цену. Так, Apple продаёт более 70 миллионов телефонов в квартал. Даже при таких объёмах Apple платит по 5 долларов на каждом iPhone лишь за запуск A13. К этой сумме ещё нужно добавить производственные затраты.

Именно поэтому лишь несколько крупнейших компаний имеют возможность заказывать производство по топовым процессам. Несмотря на высокую стоимость «вхождения», первые процессоры по 5 нм нормам уже прошли этап опытного производства. На рынок они поступят во второй половине 2020 года.

TSMC приступила к массовому производству по технологии 7 нм+

17 октября

Компания TSMC заявила, что начала массовое производство микросхем по технологии 7 нм+ (N7+), и уже достигла одинакового темпа выпуска пластин по сравнению с оригинальным процессом 7 нм (N7).

Особенной технологию 7 нм+ делает применение экстремальной ультрафиолетовой литографии, EUV. Данная техника позволяет повысить точность и упростить производство транзисторов. Более короткая длина волны ультрафиолетового света позволяет создавать меньшие по размеру транзисторы и масштабировать их до ранее недоступных уровней. Сейчас технология EUV используется для производства микросхем по нормам 7 нм, однако эта же технология будет применяться и для 5 нм техпроцесса.

Переход на 7 нм+ позволил размещать на 15-20% больше транзисторов, чем по обычной 7 нм технологии, а также позволит снизить энергопотребление чипов. Новый процесс будет использован при производстве широкого спектра микросхем, от CPU и GPU до модемов 5G.

Компания отметила, что занимается развёртыванием больших мощностей, которые смогут удовлетворить высокий спрос на 7 нм+. К концу года фирма планирует запустить 6 нм процесс, который будет полностью совместим с 7 нм конструкцией, так что заказчикам не придётся изменять конструкцию своих чипов.

MSI выпускает первый ноутбук с 7 нм процессорами

11 октября

Компания MSI представила новый игровой ноутбук MSI Alpha 15, который стал первым в мире лэптопом, основанным на процессорах, изготовленных по 7 нм нормам.

Ноутбук Alpha 15 - это машина для казуальных геймеров. Под крышкой можно найти центральный процессор Ryzen 7 3750H и видеокарту Radeon RX 5500M с 4 ГБ видеопамяти GDDR6. Оба этих процессора изготовлены по 7 нм нормам.

Что касается экрана, то MSI предлагает клиентам две опции. В обоих случаях диагональ составляет 15,6”, однако один вариант предлагает IPS -матрицу разрешением 1080p с кадровой частотой 144 Гц и адаптивной синхронизацией FreeSync. В другом варианте предлагается такая же матрица, но с кадровой частотой 120 Гц и FreeSync.

Охлаждается компьютер системой Cooler Boost 5 с семью тепловыми трубками. Эта система совместима с технологией AMD SmartShift. Технология предусматривает охлаждение CPU и GPU одновременно, сохраняя низкую температуру при игровых нагрузках.

Базовая модель поставляется с 8 ГБ видеопамяти. Она будет стоить 1000 долларов. За модель с 16 ГБ ОЗУ производитель просит 1100 долларов США. Для накопителя предусмотрен комбинированный слот M.2, который позволяет устанавливать твердотельные накопители как формата SATA , так и PCIe 3.0. Кроме того, имеется место для установки традиционного 2,5” накопителя.

Intel готовится к 7 нм EUV-производству

10 октября

Компания Intel уже долгие годы не может перейти на 10 нм производственный процесс, однако она готовится к 7 нм технологии.

Ожидается, что такие процессоры появятся на рынке уже в 2021 году. При этом компания планирует производить по нему как CPU , так и GPU .

Сайт DigiTimes сообщает, что технологический гигант ещё в августе начал размещать заказы на оборудование и материалы, необходимые для процесса экстремальной ультрафиолетовой литографии.

Сайт также отмечает, что по мнению TSMC, 7 нм EUV-процесс будет главным драйвером технологии в этом году. Тайваньская компания отмечает, что большие заказы ожидаются от 5G-клиентов. К примеру, MediaTek, которая является одним из клиентов TSMC на производство по 7 нм нормам, будет выпускать первую в мире 5G- SoC с частотой до 6 ГГц. Массовое производство этой микросхемы начнётся в январе 2020 года.

Рассказываем об одной из главной характеристик мобильных чипсетов.

Процессор современного смартфона - сложный механизм, включающий в себя тысячи компонентов. Такие показатели, как частота и количество ядер, постепенно теряют смысл, а на смену им приходит понятие техпроцесса, характеризующее производительность и энергоэффективность процессора.

Что такое техпроцесс?

Процессор включает в себя тысячи транзисторов, которые пропускают или блокируют электрический ток, что позволяет логическим схемам работать в двоичной системе. Благодаря уменьшению размер транзисторов и расстояния между ними производители добиваются от чипсета большей продуктивности.

Уменьшенные транзисторы потребляют меньше энергии, при этом не утрачивая и производительность. Несмотря на то, что размер транзисторов напрямую не влияет на мощность, этот параметр стоит рассматривать как одну из характеристик, оказывающих влияние на скорость выполнения задач за счет конструктивных изменений в работе устройства. Размер транзистора по сути и характеризует техпроцесс процессоров.

За счет уменьшения расстояния между компонентами процессора уменьшается и объем энергии, которая необходима для их взаимодействия. Благодаря этому чипы с меньшим техпроцессом показывают большую автономность по сравнению с чипами с большим показателем технологического процесса. В отличие от большинства параметров смартфона, чем меньше число, характеризующее техпроцесс, тем лучше. В нашем случае это нанометры (нм).

Развитие техпроцесса в смартфонах

В первом Android-смартфоне HTC Dream (2008 год) процессор работал на 65-нм чипсете. В сегодняшних среднебюджетных моделях этот параметр варьируется в пределах 28-14 нм. Флагманские и игровые смартфоны часто оснащены 14 и даже 10-нм процессорами, поэтому они мощные, энергоэффективные и в меньшей степени подвержены нагреванию. Учитывая, что развитие технологий нацелено на машинное обучение и искусственный интеллект, для достижения новых высот в производительности техпроцесс с большой вероятностью будет уменьшен до 5, а потом и до 1 нм.

Выбирая смартфон, важно отталкиваться не только от количества ядер и тактовой частоты, но и обращать внимание на техпроцесс. Именно этот параметр косвенно укажет на актуальность чипсета, производительность, склонность к перегреву и автономность. На сегодняшний день устройства в среднем ценовом сегменте уже оснащены 14-нм процессорами, что на данный момент можно назвать актуальным и сбалансированным решением для любого современного смартфона.

23.05.2018, Ср, 15:10, Мск , Текст: Владимир Бахур

TSMC приступила к массовому производству новых мобильных процессоров Apple A12 с нормами 7 нм. Новые чипы для смартфонов Apple, которые появятся в конце 2018 года, будут более экономичными по сравнению с процессорами A11 в нынешних iPhone.

Рекордные нанометры

Тайваньская компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), крупнейший в мире контрактный производитель полупроводников и постоянный OEM-партнер Apple, начала массовое производство следующего поколения мобильных процессоров для смартфонов iPhone, анонс которых ожидается во втором полугодии 2018 г. Об этом сообщил деловой портал Bloomberg со ссылкой на собственные индустриальные источники, настоявшие на анонимности.

Особенностью новых мобильных процессоров Apple, которые с высокой вероятностью получат рыночное название A12, является применение при их производстве новейшего технологического процесса с нормами 7 нм.

Переход на новые нормы техпроцесса по традиции обеспечит выпуск более компактных, быстрых (до 20%) и энергоэффективных (до 40%) чипов, нежели нынешнее поколение процессоров Apple A11 (Bionic) для смартфонов iPhone 8 и iPhone X, при производстве которых задействован техпроцесс TFTC FinFET и линии с нормами 10 нм.

Официальные представители Apple и TSMC по традиции отказались комментировать продукты, не представленные официально, сообщил Bloomberg.

Обгоняя соперников на 3 нанометра

Впервые полной готовности к началу массового производства микросхем с использованием норм 7 нм компания TSMC объявила еще в апреле. Однако при этом компания традиционно отказалась назвать партнера, который смог первым разместить заказ на процессоры с рекордным техпроцессом.

Apple первой получит у TSMC процессоры 7 нм для новых iPhone

Apple безусловно станет одним из первых брендов, который предложит потребителям смартфоны на самом прецизионном техпроцессе, отмечают в Bloomberg, однако вряд ли единственным. Крупнейший соперник Apple на рынке мобильных гаджетов, южнокорейская Samsung Electronics, выступила 22 мая 2018 г. с официальным заявлением о том, что начнет выпуск собственных мобильных процессоров с нормами 7 нм до конца 2018 г.

По мнению специалистов, отмечают в Bloomberg, используемое TSMC при производстве чипов с нормами 7 нм техпроцесса FinFET и многослойной компоновки InFO отличается большей эффективностью, нежели технология Samsung.

В свою очередь, в отличие от «безфабричной» (Fabless) бизнес-модели Apple, Samsung самостоятельно производит чипы для части своих гаджетов (плюс закупки чипов Snapdragon у Qualcomm), что позволяет ей более гибко настраивать и использовать производственные линии. Помимо этого, корейская компания также является крупным OEM-игроком на мировом рынке контрактного производства полупроводников.

Apple всеми силами пытается опередить своего крупнейшего конкурента на рынке мобильных чипов, компанию Qualcomm, которая также работает по fabless-модели, отмечают в Bloomberg.

Еще одним заметным игроком на этом рынке, по данным Bloomberg, является Huawei Technologies, которая самостоятельно разрабатывает дизайн собственного семейства мобильных процессоров Huawei и размещает заказы на их производство у TSMC.

Перспективы на второе полугодие

По предварительным данным, этой осенью Apple планирует представить не менее трех новых моделей iPhone, в том числе, версию iPhone X с более крупными габаритами и менее дорогую версию iPhone X с более дешевым ЖК-дисплеем.

По данным источников Bloomberg, новые чипы Apple A12 будут использоваться во всех без исключения моделях смартфонов Apple образца 2018 года, в том числе, 6,1-дюймовый iPhone с «бюджетным» ЖК-экраном.

В свою очередь, TSMC на волне спроса на свою продукцию планирует инвестировать до конца 2018 г. более $10 млрд в расширение собственного ведущего производственного комплекса в окрестностях города Синьчжу (Hsinchu), который включает, в том числе, R&D центр по разработке технологий производства новых поколений.

Этапы технологического процесса

Пластина монокристаллического кремния с готовыми микросхемами

Технологический процесс производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (микропроцессоров , модулей памяти и др.) включает нижеследующие операции.

• Механическую обработку полупроводниковых пластин - получают пластины полупроводника со строго заданной геометрией, нужной кристаллографической ориентацией (не хуже ±5 %) и классом чистоты поверхности. Эти пластины в дальнейшем служат заготовками в производстве приборов или подложками для нанесения эпитаксиального слоя.
• Химическую обработку (предшествующую всем термическим операциям) - удаление механически нарушенного слоя полупроводника и очистка поверхности пластины. Основные методы химической обработки: жидкостное и газовое травление, плазмохимические методы. Для получения на пластине рельефа (профилирование поверхности) в виде чередующихся выступов и впадин определённой геометрии, для вытравливания окон в маскирующих покрытиях, для проявления скрытого изображения в слое экспонированного фоторезиста , для удаления его заполимеризированных остатков, для получения контактных площадок и разводки в слое металлизации применяют химическую (электрохимическую) обработку.
• Эпитаксиальное наращивание слоя полупроводника - осаждение атомов полупроводника на подложку, в результате чего на ней образуется слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки. При этом подложка часто выполняет лишь функции механического носителя.
• Получение маскирующего покрытия - для защиты слоя полупроводника от проникновения примесей на последующих операциях легирования . Чаще всего проводится путём окисления эпитаксиального слоя кремния в среде кислорода при высокой температуре.
• Фотолитография - производится для образования рельефа в диэлектрической плёнке.
• Введение электрически активных примесей в пластину для образования отдельных p- и n-областей - нужно для создания электрических переходов, изолирующих участков. Производится методом диффузии из твёрдых, жидких или газообразных источников, основными диффузантами в кремний являются фосфор и бор .

Термическая диффузия - направленное перемещение частиц вещества в сторону убывания их концентрации: определяется градиентом концентрации. Часто применяется для получения введения легирующих примесей в полупроводниковые пластины (или выращенные на них эпитаксиальные слои) для получения противоположного, по сравнению с исходным материалом, типа проводимости, либо элементов с более низким электрическим сопротивлением. Ионное легирование (применяемое при изготовлении полупроводниковых приборов с большой плотностью переходов, солнечных батарей и СВЧ-структур) определяется начальной кинетической энергией ионов в полупроводнике и выполняется в два этапа:

1. в полупроводниковую пластину на вакуумной установке внедряют ионы
2. производится отжиг при высокой температуре

В результате восстанавливается нарушенная структура полупроводника и ионы примеси занимают узлы кристаллической решётки.

• Получение омических контактов и создание пассивных элементов на пластине - с помощью фотолитографической обработки в слое оксида, покрывающем области сформированных структур, над предварительно созданными сильно легированными областями n + - или p + -типа, которые обеспечивают низкое переходное сопротивление контакта, вскрывают окна. Затем, методом вакуумного напыления всю поверхность пластины покрывают слоем металла (металлизируют), излишек металла удаляют, оставив его только на местах контактных площадок и разводки. Полученные таким образом контакты, для улучшения адгезии материала контакта к поверхности и уменьшения переходного сопротивления, термически обрабатывают (операция вжигания). В случае напыления на материал оксида специальных сплавов получают пассивные тонкоплёночные элементы - резисторы, конденсаторы, индуктивности.
• Добавление дополнительных слоев металла (в современных процессах - около 10 слоев), между слоями располагают диэлектрик (англ. inter-metal dielectric , IMD) со сквозными отверстиями.
• Пассивация поверхности пластины. Перед контролем кристаллов необходимо очистить их внешнюю поверхность от различных загрязнений. Более удобной (в технологическом плане) является очистка пластин непосредственно после скрайбирования или резки диском, пока они ещё не разделены на кристаллы. Это целесообразно и потому, что крошки полупроводникового материала, образуемые при скрайбировании или надрезании пластин, потенциально являются причиной появления брака при размалывании их на кристаллы с образованием царапин при металлизации. Наиболее часто пластины очищают в деионизированной воде на установках гидромеханической (кистьевой) отмывки, а затем сушат на центрифуге, в термошкафу при температуре не более 60° C или инфракрасным нагревом. На очищенной пластине определяются дефекты вносимые операцией скрайбирования и разламывания пластин на кристаллы, а также ранее проводимых операциях - фотолитографии, окислении, напылении, измерении (сколы и микротрещины на рабочей поверхности, царапины и другие повреждения металлизации, остатки оксида на контактных площадках, различные остаточные загрязнения в виде фоторезиста, лака, маркировочной краски и т.п.).
• Тестирование неразрезанной пластины. Обычно это испытания зондовыми головками на установках автоматической разбраковки пластин. В момент касания зондами разбраковываемых структур измеряются электрические параметры. В процессе маркируются бракованные кристаллы, которые затем отбрасываются. Линейные размеры кристаллов обычно не контролируют, так как их высокая точность обеспечивается механической и электрохимической обработкой поверхности (толщина) и последующим скрайбированием (длина и ширина).
• Разделение пластин на кристаллы - механически разделяет (разрезанием) пластину на отдельные кристаллы.
• Сборка кристалла и последующие операции монтажа кристалла в корпус и герметизация - присоединение к кристаллу выводов и последующая упаковка в корпус, с последующей его герметизацией.
• Электрические измерения и испытания - проводятся с целью отбраковки изделий, имеющих несоответствующие технической документации параметры. Иногда специально выпускаются микросхемы с «открытым» верхним пределом параметров, допускающих впоследствии работу в нештатных для остальных микросхем режимах повышенной нагрузки (см., например, Разгон компьютеров).
• Выходной контроль (англ. ), завершающий технологический цикл изготовления устройства весьма важная и сложная задача (так, для проверки всех комбинаций схемы, состоящей из 20 элементов с 75 (совокупно) входами, при использовании устройства работающего по принципу функционального контроля со скоростью 10 4 проверок в секунду, потребуется 10 19 лет!)
• Маркировка , нанесение защитного покрытия, упаковка - завершающие операции перед отгрузкой готового изделия конечному потребителю.

Для выполнения требований электронной производственной гигиены строят особо чистые помещения («чистые комнаты»), в которых люди могут находиться только в специальной одежде

Технологии производства полупроводниковой продукции с субмикронными размерами элементов основана на чрезвычайно широком круге сложных физико-химических процессов: получение тонких плёнок термическим и ионно-плазменным распылением в вакууме, механическая обработка пластин производится по 14-му классу чистоты с отклонением от плоскостности не более 1 мкм, широко применяется ультразвук и лазерное излучение , используются отжиг в кислороде и водороде, рабочие температуры при плавлении металлов достигают более 1500 °C, при этом диффузионные печи поддерживают температуру с точностью 0,5 °C, широко применяются опасные химические элементы и соединения (например, белый фосфор).

Всё это обусловливает особые требования к производственной гигиене, так называемую «электронную гигиену», ведь в рабочей зоне обработки полупроводниковых пластин или на операциях сборки кристалла не должно быть более пяти пылинок размером 0,5 мкм в 1 л воздуха. Поэтому в чистых комнатах на фабриках по производству подобных изделий все работники обязаны носить специальные комбинезоны. . В рекламных материалах Intel спецодежда работников получила название bunny suit («костюм кролика») .

Техпроцессы более 100 нм

3 мкм

3 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1979 году Intel . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 3 мкм.

1,5 мкм

1,5 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому Intel в 1982 году. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 1,5 мкм.

0,8 мкм

0,8 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в конце 1980-х - начале 1990-х годов компаниями Intel и IBM .

• Intel 80486 (1989 год)
• MicroSPARC I (1992 год)
• Первые Intel P5 Pentium на частотах 60 и 66 МГц (1993 год)

0,6 мкм

Техпроцесс, достигнутый производственными мощностями компаниями Intel и IBM в 1994-1995 годах.

• 80486DX4 CPU (1994 год)
• IBM/Motorola PowerPC 601, первый чип архитектуры PowerPC
• Intel Pentium на частотах 75, 90 и 100 МГц
• МЦСТ-R100 (1998 г., 0,5 мкм, 50 МГц)

0,35 мкм

350 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1997 году ведущими компаниями-производителями микросхем, такими как Intel, IBM, и TSMC . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,35 мкм.

• МЦСТ-R150 (2001 г., 150 МГц)

0,25 мкм

250 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1998 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,25 мкм.

слоев металла до 6. минимальное количество масок 22

0,18 мкм

180 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1999 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,180 мкм.

слоев металла до 6-7. минимальное количество масок 22-24

• AMD Athlon XP (Palomino)
• Intel Pentium III (Coppermine)

0,13 мкм

130 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 2000-2001 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 130 нм.

• Intel Celeron Tualatin-256 - октябрь 2001
• Intel Pentium M Banias - март 2003
• Intel Pentium 4 Northwood - январь 2002
• Intel Celeron Northwood-128 - сентябрь 2002
• Intel Xeon Prestonia и Gallatin - февраль 2002
• AMD Athlon XP Thoroughbred, Thorton и Barton
• AMD Athlon MP Thoroughbred - август 2002
• AMD Athlon XP-M Thoroughbred, Barton и Dublin
• AMD Duron Applebred - август 2003
• AMD K7 Sempron Thoroughbred-B, Thorton и Barton - июль 2004
• AMD K8 Sempron Paris - июль 2004
• AMD Athlon 64 Clawhammer и Newcastle - сентябрь 2003
• AMD Opteron Sledgehammer - июнь 2003
• МЦСТ Эльбрус 2000 (1891BM4Я) - июль 2008
• МЦСТ-R500S (1891ВМ3) - 2008, 500 МГц

Техпроцессы менее 100 нм

Данные в этой статье приведены по состоянию на 2011 год.

90 нм (0,09 мкм)

90 нм - техпроцесс, соответствующий уровню полупроводниковой технологии, которая была достигнута к -2003 годам . Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 90 нм.

• Intel Pentium 4 (Prescott)
• МЦСТ-4R (готовится к выпуску, 4 ядра, 1 ГГц)
• AMD Turion 64 X2 (мобильный)

65 нм (0,065 мкм)

65 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2004 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 65-70 нм.

• Intel Pentium 4 (Cedar Mill) – 2006-01-16
• Intel Pentium D 900-series – 2006-01-16
• Intel Core – 2006-01-05
• Intel Xeon – 2006-03-14

• AMD Turion 64 X2 (мобильный)
• AMD Turion 64 X2 Ultra (мобильный)

• STI Cell – PlayStation 3 – 2007-11-17
• Microsoft Xbox 360 "Falcon" CPU – 2007–09
• Microsoft Xbox 360 "Opus" CPU – 2008
• Microsoft Xbox 360 "Jasper" CPU – 2008–10
• Microsoft Xbox 360 "Jasper" GPU – 2008–10
• Sun UltraSPARC T2 – 2007–10
• OMAP 3 – 2008-02

50 нм (0,050 мкм)

50 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2005 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 50 нм.

45 нм (0,045 мкм)

45 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2007 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 45 нм. Для микроэлектронной промышленности стал революционным, так как это был первый техпроцесс, использующий технологию high-k/metal gate (HfSiON/TaN в технологии компании Intel), для замены физически себя исчерпавших SiO 2 /poly-Si

• AMD Phenom II X2, X3, X4, X6
• XCGPU (APU от GlobalFoundries , с 2010)

32 нм (0,032 мкм)

32 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2010 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 32 нм. Осенью 2009 компания Intel находилась на этапе перехода к этому новому техпроцессу . С начала 2011 начали производится процессоры по данному техпроцессу.

28 нм (0,028 мкм)

• Многоядерные процессоры Snapdragon фирмы Qualcomm .

22 нм (0,022 мкм)

22 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к - гг. ведущими компаниями - производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 22 нм . 22-нм элементы формируются при литографии путем экспонирования маски светом длиной волны 193 нм

Техпроцесс атомарного уровня

Учёные нашли способ создания рабочего транзистора , размер которого соответствует лишь одному атому . Исследователи из Университета Южного Уэльса в Австралии смогли создать и управлять технологией на основе атома фосфора , тщательно размещённого на полупроводниковом кристалле . Результаты, как сообщается, приведут к созданию техпроцессов атомарного уровня примерно к 2020 году и могут лечь в основу будущих квантовых компьютеров .

См. также

• Международный план по развитию полупроводниковой технологии (ITRS) - набор плановых документов мировых лидеров полупроводниковой промышленности, для международного планирования производства, исследований и соответствия технологий и техпроцессов в рамках индустрии.

Литература

• Готра З. Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. - Львов: Каменяр , 1986. - 287 с.
• Бер А. Ю., Минскер Ф. Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М: «Высшая школа», 1986. - 279 с.

Ссылки

• Тасит Мурки. Закон Мура против нанометров. Всё, что вы хотели знать о микроэлектронике, но почему-то не узнали… // ixbt.com

Примечания

1. В качестве средств индивидуальной защиты применяют спецодежду, изготовленную из металлизированной ткани (комбинезоны, халаты, передники, куртки с капюшонами и вмонтированными в них защитными очками)

   - В. М. Городилин, В. В. Городилин §21. Излучения, их действия на окружающую среду и меры борьбы за экологию. // Регулировка радиоаппаратуры. - Издание четвёртое, исправленное и дополненное. - М .: Высшая школа, 1992. - С. 79. - ISBN 5-06-000881-9

2. Миниатюрность и чистота
3. Intel Museum – From Sand to Circuits
4. Intel 32nm Logic Technology (англ.)
5. процессоры Intel по 32-нм технологии
6. New Details on Intel’s Upcoming 32nm Logic Technology (англ.)