IBM hlásí první funkční čipy vyrobené 7nm procesem, potřebují EUV a germanium

0

Zatím poslední reálně nasazená generace polovodičové litografie je 14nm proces, kterým komerčně vyrábí Intel (a Samsung, ovšem v jeho případě jde vlastně o 20nm proces v kombinace s 3D tranzistory) a ba obzoru je jako následující 10nm proces. Po něm přicházející generace 7 nm je o hodně vzdálenější, ovšem společnost IBM nyní oznámila, že už se jí podařilo na 7nm procesu experimentálně vyrobit vůbec první čipy na světě. Vzhledem k rostoucí náročnosti přechodu na nové procesy a zpomalování pokroku v této oblasti jde o velmi dobrou zprávu, neboť před nedávnem ani nebylo úplně samozřejmé, že se na úrovně pod 10nm vůbec povede dostat.

Toto prvenství nepatří ovšem jen výzkumníkům z IBM, podíleli se na něm partneři z tzv. Common Platform Aliance (Samsung a GlobalFoundries), některé další firmy dodávající výrobní vybavení a rovněž State University of New York, v jejíž laboratořích bylo díla dosaženo. Ony čipy, které se zde podařilo vyrobit na 300mm waferech, nejsou zatím žádným reálným produktem, ale jen testovacími obvody. Nicméně by měly mít funkční tranzistory, a to dokonce typu FinFET, tedy s 3D strukturou. Podle IBM má tento 7nm proces dosahovat téměř 50% redukce plochy čipů proti „nejpokročilejším procesům dostupným dnes“ (které to jsou, tisková zpráva neupřesňuje). Zároveň je cílem zlepšit výkon nebo spotřebu také o 50 %.

Testovací čip, vyrobený 7nm procesem
Testovací čip, vyrobený 7nm procesem

Použitý výrobní proces si vyžádal několik novinek. První z nich je změna materiálu. Zatímco wafery jsou standardní („bulk“), místo běžného křemíku je použita směs křemíku a germania („SiGe“). Ta by měla tvořit kanál tranzistoru, který by už údajně kvůli malým rozměrům s čistým křemíkem nedokázal přenést dostatečný proud. Příměs germania má zvýšit pohyblivost elektronů a umožnit dostatečný „průtok“. Nevýhoda tohoto postupu bude zřejmě vyšší cena, neboť zatímco křemík lze získávat v podstatě z písku, s germaniem to bude složitější.

7nm tranzistory v řezu, rozteč má být 30nm
7nm tranzistory v řezu, rozteč má být 30nm

Zároveň bylo k výrobě těchto 7nm čipů potřeba použít expozici extrémním ultrafialovým zářením („EUV“), které díky nižší vlnové délce dokáže „kreslit“ mnohem menší struktury než v současnosti používané světlo s vlnovou délkou 193 nm. EUV je zatím stále ve stádiu, kdy není připravené k reálné produkci – jeho zdroje nejsou dostatečně výkonné a linky kvůli tomu nedokáží exponovat dostatek waferů za hodinu. Navíc jsou tato „svítidla“ velmi energeticky náročná, takže ještě nedávno zaznívaly pochyby, zda enormní příkon jejich komerční nasazení vůbec umožní. I zde lze tedy říct, že 7nm průlom bude vykoupen vyšší cenou výroby. Navíc i přes použití EUV bylo nutné použít vícenásobnou expozici (tzv. „mulitple patterning“), údajně čtyřnásobnou.

 

Podle zástupce IBM Research, kterého kontaktoval web Ars Technica, má použitý proces být aplikovatelný i v praxi pro masovou výrobu. Nicméně není vyloučeno, že to bude výroba drahá, použitelná jen pro lukrativnější produkty s vyšší cenou. Není údajně vyloučeno, že na tomto procesu budou náklady natolik vyšší než na starších stupních, že tuto ztrátu vyšší hustota a tedy větší množství čipů z jednoho waferu nevykompenzuje. Proces tak možná bude výhodný jen z hlediska výkonu, který umožní.

Wafer s prvními 7nm čipy
Wafer s prvními 7nm čipy

Kdy se IBM a jeho spojencům (zvláště GlobalFoundries, která od něj převzala továrny na čipy) podaří tento 7nm proces dostat z laboratoří do reálných podmínek a začít jím produkovat komerční procesory, zatím nevíme. Je to ale bezpochyby záležitost mnoha let. 10nm výroba se má rozjet nejdřív v příštím roce, v ucházejícím měřítku spíše až v roce 2017. Realisticky lze tak asi 7nm proces očekávat nejdřív o dvě léta později, dejme tomu v letech 2018–2019.

Zdroje: Ars Technica, IBM

IBM hlásí první funkční čipy vyrobené 7nm procesem, potřebují EUV a germanium

Ohodnoťte tento článek!