Samsung začal vyrábět čipy už druhou generací 7nm procesu s EUV, technologií 7LPP

12
Wafery s čipy v polovodičové továrně

Nedávno jsme tu měli zprávu o tom, že TSMC dosáhlo fáze, kdy na jeho 7nm procesu druhé generace používající technologii EUV proběhly první tape-outy čipů chystaných klienty. Ovšem TSMC není asi nejvíc vepředu, pokud jde o nasazování EUV. Samsung zariskoval a jako jediný aplikoval EUV hned od první generace svého 7nm výrobního procesu. A nyní oznámil, že odstartoval výrobu již na druhé generaci 7nm procesu používajícího záření EUV.

 

Výroba na 7LPP se rozjela

Samsung má podobně jako na předchozích technologiích dva 7nm procesy. První raná generace, která není tak agresivní a prošlapává cestičku, se jmenuje 7LPE („early“). Sasmung se už ale nyní pomalu posunul z „early“ fáze a ohlásil, že právě začal výrobu na druhé generaci: „7LPP“ neboli Low Power Plus. Proces 7LPP coby druhá generace 7nm procesu je ambicióznější a již se snaží z technologie dostat více jejího potenciálu. Jelikož Samsung od začátku používá EUV, je proces 7LPP už druhým za použití této technologie.

Dle včerejšího oznámení Samsung nyní dokončil všechny vývojové kroky technologie a začal na procesu 7LPP s EUV vyrábět wafery. Tento pokrok má být kromě toho, že bude předstupněm pro výrobu mobilních čipů na tomto 7nm procesu, také otevírat cestu k dalším následujícím zlepšením, které se bez EUV už neobejdou – k 5nm a také 3nm procesu. I ten má zřejmě být na základě EUV realizovatelný. Výroba s extrémním ultrafialovým zářením probíhá v závodu S3 v korejském Hwasongu. Další kapacity mají na EUV přejít později pro potřeby externích klientů, mělo by to být v roce 2020.

Továrna Samsungu v Hwasongu, kde probíhá výroba čipů s technologií EUV
Továrna Samsungu v Hwasongu, kde probíhá výroba čipů s technologií EUV

Až o 20 % vyšší frekvence, poloviční spotřeba

Podle údajů Samsungu má proces 7LPP přinést až o 20 % lepší výkon (frekvence) čipů, než co dokázal 10nm proces firmy. Alternativně může podobný čip spotřebovávat až o polovinu méně energie. A hustota tranzistorů může být až o 40 % lepší.

Samsung-EUV-Infografika-7nm-7lppOvšem pozor – je tu malá zrada. Tyto hodnoty platí pro srovnání zralejšího 7nm procesu 7LPP s raným (early) 10nm procesem 10LPE. Nejde tedy úplně o srovnání jablek a jablek, tím by bylo porovnání s vyladěnějším procesem 10LPP. Bohužel také není uvedeno, o kolik je proces 7LPP lepší proti 7LPE.

 

EUV odstraní potřebu vícenásobných expozic

Pro výrobce procesorů/SoC/GPU/ASICů je ještě důležité, že proces s EUV může usnadnit návrh – potřebuje až o 20 % méně masek, protože není nutno tolik vícenásobných expozic. Ty přidávají výrobní kroky a masky navíc také něco stojí. EUV s vlnovou délkou 13,5 nm totiž samo o sobě dokáže kreslit mnohem menší struktury, zatím dnes používané 193nm záření vyžaduje mnoho triků k tvorbě menších struktur. Vedle využívání lomu světla při ponoření do kapaliny je to právě vícenásobné exponování, kdy až více nedokonalých expozic dá dohromady použitelnou strukturu. Zatímco na posledních litografiích bez EUV jsme se již dostali ke čtyřnásobnému exponování, expozice EUV má být schopná nahradit je jedinou expozicí a tím i jedinou maskou.

Díky krátké vlnové délce dokáže EUV kreslit mnohem ostřejší struktury v nanometrovém měřítku
Díky krátké vlnové délce dokáže EUV kreslit mnohem ostřejší struktury v nanometrovém měřítku

EUV ale přináší i problémy, což je také důvod, proč ostatní výrobci EUV nezkoušeli nasadit hned od počátku 7nm výroby jako Samsung. TSMC i GlobalFoundries (jehož proces ale do produkce nakonec nepůjde) EUV zapojili až do druhé generace výroby, aby se první generace procesu vyhnula rizikům. Podle neoficiálních informací je momentálně značný problém s tím, že nejsou dořešené tzv. pelicle, tedy ochranné filmy zamezující vstupu nečistot. Zatím schází materiál, který by vystaven silnému EUV záření vydržel dostatečně dlouho a zároveň neabsorboval příliš mnoho z generovaného záření, jehož se současnými zdroji rovněž není nazbyt.

EUV je největší změnou ve výrobním procesu za dlouhou dobu, 193nm záření se používá už hodně dlouho
EUV je největší změnou ve výrobním procesu za dlouhou dobu, 193nm záření se používá už hodně dlouho

Samsung začal procesem 7LPE vyrábět bez těchto filmů, ale dle neoficiálních zvěstí za to platí hodně špatnou výtěžností kvůli vstupu nečistot. Z tohoto důvodu také asi Samsung nebude připraven pro komerční produkci 7nm čipů v masovém měřítku tak rychle, jako konzervativnější TSMC (ovšem firma se pojistila tím, že má v záloze proces 8LPP bez EUV). Jak se s tímto údajným problémem firmě daří bojovat a zda bylo nějak pokročeno, bohužel oficiální informace neuvádějí. Rovněž z nich není jasné, kdy by se EUV 7nm čipy (například mobilní SoC Exynos) od korejského koncernu mohly dostat na trh.

Samsung začal vyrábět čipy už druhou generací 7nm procesu s EUV, technologií 7LPP

Ohodnoťte tento článek!
4.8 (95%) 16 hlas/ů

12 KOMENTÁŘE

  1. píšeme, že „proces s EUV může usnadnit návrh – potřebuje až o 20 % méně masek“, pak na konci odstavce …“bez EUV jsme se již dostali ke čtyřnásobnému exponování, expozice EUV má být schopná nahradit je jedinou expozicí a tím i jedinou maskou.“ … Ta matematika nějak nesedí … 20% je jedna maska. EUV tedy potřebuje tři …

    • Ne, ono to sedí, akorát jsem v tom článku neuvedl jednu věc – důvod je ten, že EUV se aspoň teď ze začátku nenasadilo na všechny vrtsvy/expozice, ale jenom na některé (z důvodu komplikovanosti, ceny, doby potřebné pro osvit, kapacity těch zdrojů záření…). Samsung to myslím neuvádí, ale první generace EUV u TSMC ho bude používat na maximálně čtyři. Takže na pár vrstvách se zredukuje počet masek/expozic, ale na ostatních to ještě zůstane při starém, a výsledkem je, že v průměru celkový počet masek klesne míň (ono taky ne všechny kovové vrstvy třeba byly vícenásobně exponované).

    • GLOFO nema evidentne prachy, bohuzel. Takze konkurence na 7nm zatim mizerna (kdyz nepocitam Samsung) K tomu udajne TSMC 7nm zatim nezvlada ani takty okolo 5Ghz.

      Novy 9900k (9700k) jsou co se tyce OC a provoznich vlastnosti uplne na hrane mozneho Intelovskeho 14nm..podobne jako Ryzen 2 na 12 nm GLoFo.
      Perspektiva zvysovani frekcenci jak Intelu, tak AMD zatim ruzove nevypada..
      🙂

      • To že první 7nm generace nedává 5GHz se nedivím, pokud Zen 2 bude dosahovat taktů kolem 4,5GHz, v maximu lehce přes to, tak to budu osobně považovat za očekávaný nárůst. 5GHz bych tak čekal na druhé 7nm generaci s EUV, ale uvidíme jak se jim to povede.

        Takže ST 14nm+++ Intelů by mohl v bližší době překonat tak akorát Ice Lake, pokud konečně přijde a povede se.

        Jinak co jsem viděl testy 9900K, tak je to podle očekávání šílenej přímotop. Skoro mi to připomíná FX9590, sice to byl už při vydání naprosto zastaralý proces, teď mají AMD/Intel podobnou technologickou úroveň, ale spíš mi jde o to šílené ždímání několik let starého procesu za cenu nelidské spotřeby. A shodou okolností je tam i těch 5GHz v turbu u obou.

        9900K není ani v továrním nastavení legrace uchladit a sice při extrémním chlazení (sub-ambient) vykazuje o něco lepší možnost OC než 8700K, ale v běžných podmínkách se pomalu ani nevyplatí taktovat, protože už v továrním nastavení je tam tak vysoké turbo všech jader (4,7GHz), že to průměrný chaldič nezvládá. A pokud na to nedáte vodní blok s pořádným rezervoárem, tak se přes 5,0GHz nedostanete. I solidní AIO vodní chladiče nemají šanci, natož hi-end vzduch (Noctua).

        • Jinak to TDP 95W je směšný údaj, naprosto mimo i realitu i v továrním nastavení. Pokud to teda člověk nedá do low-end Z370 desky se 4-6 fázema a špatným chlazením napájení, kde to přehřeje VRM takovým způsobem, že po chvilce zátěže to srazí spotřebu až někam ke 100W – ale pak tomu v multithreadu klesne výkon o desítky % a nechci vidět životnost desky v tomto případě, takže na to taky pozor…