Materi menjelaskan alat generasi berikutnya untuk era transistor 3nm dan GAA

Posted on

Materi menjelaskan alat generasi berikutnya untuk era transistor 3nm dan GAA

Bulan lalu, Samsung Foundry diam-diam mengumumkan bahwa mereka akan mulai memproduksi chipnya menggunakan teknologi proses 3GAE (kelas 3nm, all-gauge, primer) pada kuartal kedua. Sementara node kelas 3nm pertama di industri dengan transistor GAA merupakan pencapaian yang luar biasa, yang sangat penting adalah bahwa untuk memproduksi transistor GAA secara efisien, pabrik harus dilengkapi dengan alat manufaktur baru. Tepatnya, Bahan Terapan baru-baru ini mengumumkan alat generasi berikutnya yang akan digunakan untuk memungkinkan Samsung (dan perusahaan lain) membangun chip GAA pertama mereka.

Pembaruan 6/10: Susun ulang urutan teks di bagian Bahan Terapan agar lebih mencerminkan urutan pembuatan GAA.

Transistor Gate-All Around: Selesaikan banyak masalah sekaligus

Teknologi proses baru harus memungkinkan kinerja yang lebih tinggi, daya yang lebih rendah, dan kepadatan transistor yang lebih tinggi untuk memenuhi kebutuhan perancang chip. Tetapi kombinasi ini sangat sulit dicapai dalam beberapa tahun terakhir karena pengurangan ukuran transistor menyebabkan efek negatif seperti arus bocor. Untuk mempertahankan kinerja skala dan tegangan sambil meminimalkan ukuran transistor, industri memulai transisi dari transistor datar ke transistor FinFET (yang meningkatkan area kontak antara saluran transistor dan gerbang dengan menaikkan gerbang) pada tahun 2012, dan jenis transistor ini akan tetap ada . Namun, bersama kami untuk waktu yang lama, kecepatan inovasi node berbasis FinFET melambat karena kerugian transistor menyusut.

Sejak Intel memperkenalkan teknologi berbasis FinFET 22 nanometer lebih dari satu dekade lalu, pembuat chip telah berbicara tentang langkah tak terelakkan berikutnya dalam desain transistor, yang mencakup semua hal. Sesuai dengan namanya, di GAAFET salurannya horizontal dan dikelilingi oleh gerbang di sekitar empat sisi saluran, yang memecahkan banyak masalah aliran bocor. Tapi ini bukan satu-satunya keuntungan: dalam GAAFET berbasis nano-plate / nanofiber, dimungkinkan untuk menyesuaikan lebar saluran untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi atau mengurangi konsumsi energi. Karena teknologi 3GAE dan 3GAP Samsung menggunakan nanosheet, Samsung menyebut GAAFETs multi-bridge field effect transistors (MBCFETs) untuk menekankan bahwa ia tidak menggunakan kawat nano. Selain itu, Bahan Terapan mengklaim bahwa arsitektur GAA mengurangi variabilitas transistor, yang berarti peningkatan efisiensi dan waktu pengiriman yang lebih cepat (setidaknya dalam hal kinerja transistor) dan mengurangi area sel sebesar 20% hingga 30%.

Sementara semua pembuat chip telah berbicara tentang GAAFET dan keunggulannya dibandingkan FinFET di berbagai acara industri akademik, Samsung adalah perusahaan pertama yang mengumumkan transisi ke jenis transistor baru dengan simpul 4nmnya sekitar tahun 2022-2023. Akhirnya, rencana perusahaan sedikit berubah dan pada tahun 2019 meluncurkan node 3GAE dan 3GAP berbasis GAAFET, dengan produksi volume tinggi masing-masing diharapkan pada tahun 2022 dan 2023. Tahun lalu, perusahaan mengulangi rencananya untuk memulai produksi menggunakan 3GAE pada tahun 2022, mengumumkan kuartal ini bahwa volume produksi akan dimulai pada kuartal kedua.

Tapi produksinya menantang

Tetapi membuat chip menggunakan teknologi proses canggih apa pun itu menantang, dan membuat produk menggunakan node 3GAE berbasis MBCFET Samsung tentu berisiko, bukan hanya karena kita berbicara tentang proses manufaktur kelas 3-nanometer, tetapi juga Ini karena konstruksi GAA transistor berbeda. Dibandingkan dengan membangun FinFET

Saluran transistor GAA dibentuk menggunakan litografi, epitaksi, dan penghilangan material selektif, proses yang memungkinkan pembuat chip menyetel lebar dan keseragaman untuk daya dan kinerja yang optimal. Langkah-langkah penghapusan dan pencocokan material selektif ini jauh lebih rumit dibandingkan dengan langkah-langkah dengan FinFET.

Alat Selectra Selectra Etch IMS yang diterapkan menghilangkan SiGe yang tidak perlu untuk memisahkan gerbang dari sumber/saluran dan menentukan lebar saluran tanpa merusak material di sekitarnya. Applied memperkenalkan sistem etsa Selectra pertamanya pada tahun 2016 dan sejak itu telah mengirimkan lebih dari 1.000 kontainer yang saat ini digunakan oleh pelanggannya, sehingga industri sangat menyadari cara menggunakannya. Sementara etsa adalah proses yang banyak digunakan, penerapan dan pentingnya akan meningkat saat industri mulai beralih ke teknologi proses yang lebih baru, termasuk yang berbasis transistor GAA.

Salah satu tantangan utama GAAFET adalah kebutuhan untuk menempatkan tumpukan oksida gerbang multilayer dan gerbang logam di sekitar saluran kecil 10 nm. Di sinilah sistem High-vacuum Integrated Solutions (IMS) berperan. Alat Centura Prime Epi Terapan digunakan untuk menyisipkan nanosheet Si dan SiGe dengan antarmuka yang sangat bersih dan transparan. Sistem Terapan IMS untuk tumpukan oksida gerbang mengintegrasikan pengendapan lapisan atom (ALD), langkah termal, langkah pemurnian plasma, dan metrologi. Perusahaan mengatakan IMS Applied dapat mengurangi ketebalan oksida gerbang yang setara menjadi 1,5 angstrom, memungkinkan desainer untuk meningkatkan kinerja tanpa meningkatkan kebocoran gerbang, atau untuk menjaga kinerja tetap konstan dan mengurangi kebocoran gerbang lebih dari 10 kali lipat.

Perlu dicatat bahwa jumlah yang dibagikan oleh Bahan Terapan berasal dari berbagai perusahaan (termasuk TSMC, Qualcomm, IMEC, IBM, Intel, dan sumber yang diterbitkan industri lainnya) dan tidak boleh berlaku secara eksklusif untuk node 3GAE dan 3GAP Samsung Foundry. Sementara itu, keuntungan keseluruhan transistor GAA/MBC/nanoribbon/nanosheet, serta tantangan yang terkait dengan fabrikasinya, serupa untuk seluruh industri.

Samsung 3GAE: +30% kinerja, -45% area

Dalam hal manfaat, Samsung mengharapkan proses 3GAE-nya menawarkan peningkatan kinerja 30% atau pengurangan konsumsi daya 50% dan pengurangan area 45% dibandingkan dengan 7LPP. Manfaat nyata tersebut mungkin cukup untuk membenarkan tantangan yang terkait dengan transisi ini dalam jangka pendek.

Saat ini, menggunakan teknologi 3GAE, yang bergantung pada struktur transistor yang sama sekali baru, umumnya menantang, karena selain alat otomatisasi desain elektronik (EDA) baru, Samsung harus menemukan IP baru dan mengadopsi aturan desain yang sama sekali baru. . Semua ini, bila dikombinasikan dengan litografi baru, etsa baru, dan langkah deposit baru, membuat transfer Samsung menjadi sulit.

Tetapi sebagai imbalannya, ia akan mulai mendapatkan pengalaman dengan transistor GAA bertahun-tahun sebelum Intel dan TSMC, yang mungkin membawa keuntungan khusus dalam jangka panjang. Selain itu, pengalaman dengan GAAFET akan berguna untuk produksi DRAM Samsung, karena memori diuntungkan dari ukuran sel yang lebih kecil dan kepadatan transistor yang lebih tinggi.



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.