Компания Intel готова начать выпуск памяти типа MRAM в больших объёмах. Этот тип памяти разработан Intel и представляет собой энергонезависимую память, то есть её можно использовать для хранения данных, а не только в качестве ОЗУ.

Магниторезистивная память со случайным доступом создавалась как универсальная замена для DRAM (энергозависимой) и NAND (энергонезависимой) памяти. Сейчас стало очень сложно уменьшать размеры элементов при производстве памяти данных типов, а MRAM не имеет столь жёстких ограничений. Кроме того, у MRAM намного выше процент выхода годных микросхем при производстве. Так, при 22 нм технологии производства уровень годных микросхем на блине составляет 99,9% - поразительная надёжность технологии.

Кроме того, память MRAM уже демонстрировала установочное время в 1 нс, что выше теоретического предела для DRAM. Скорость записи также в несколько тысяч раз выше, чем у NAND . Также MRAM гарантирует 10 лет хранения данных при температуре 200° C и надёжность в 10 6 циклов переключений. Всё это сообщил Лигион Веи, инженер Intel.

Похоже, что именно по 22 нм технологии и будет начато производство памяти MRAM, хотя отмечается, что Intel уже начала разгружать 14 нм заводы, так что возможен быстрый переход на более тонкий техпроцесс.

Intel готовит Comet Lake-S по 14 нм процессу

В Сети появились слухи о продолжении эксплуатации 14 нм техпроцесса со стороны Intel и новой процессорной архитектуре Comet Lake-S.

Компания Intel изо всех сил противостоит AMD с её многоядерными процессорами, третье поколение которых уже изготавливается по 7 нм технологии.

Однако у Intel по-прежнему нет 10 нм технологии, и она вынуждена выжимать все соки из существующего оборудования. Новая архитектура Comet Lake-S будет производиться по 14 нм++ технологии. Флагманский чип получит формулу 10C/20T. Учитывая эту формулу, частоты должны быть снижены, по сравнению с 8-ядерным i9-9900K, который прекрасно работает выше 5 ГГц, правда, и потребляет массу электроэнергии.

Насколько успешно Comet Lake-S сможет противостоять Zen 2 - покажет время.

AMD Radeon RX 590 появился в базе данных 3DMark

Последнее время в Сети ходят слухи о том, что AMD вот-вот выпустит новые видеокарты Polaris 30. Некоторые говорят о 600-й серии ускорителей, но теперь, когда в 3DMark появилась карта Radeon RX 590, многие заговорили о том, что это и есть Polaris 30.

В базе данных популярного бенчмарка 3DMark появилась видеокарта Radeon RX 590. Её GPU ничем не отличается от Polaris 20, выполненного по 14 нм нормам. Единственным отличием является 12 нм технологический процесс. Переход на более тонкие элементы позволяет AMD создать некоторые тепловой резерв, разогнав процессор. GPU в Radeon RX 590 работает на тактовой частоте 1545 МГц, что на 205 МГц выше, чем частота Boost в Radeon RX 580.

Когда же Radeon RX 590 появится в продаже по-прежнему неизвестно, но очевидно, что AMD просто необходимо хоть чем-то ответить на релизы NVIDIA.

Intel вынуждена вернуться к 22 нм процессу

Пытаясь выполнить все заказы на 14 нм производство компания Intel вынуждена идти на компромиссы. Учитывая, что 10 нм процесс далёк от готовности, у компании просто нет альтернативы, кроме перевода некоторой продукции на устаревшие технологии.

К таким продуктам относятся чипсеты H310, которые теперь станут больше. Данное решение вполне объяснимо. Дело в том, что H310 - это самые простые микросхемы системной логики, предназначенные для работы с процессорами Core 8-го и 9-го поколений. Материнские платы, построенные на этих чипсетах, используются в офисных машинах и простых потребительских машинах, которым вполне достаточно его скромных возможностей. Учитывая невысокие требования к чипу, Intel приняла решение выпускать их по 22 нм технологии.

По данным китайских источников, новый чипсет называется H310C. Его габариты составляют 10х7 мм, в то время как обычная 14 нм микросхема H310 имеет размеры 8,5х6,5 мм. Тепловыделение оригинального чипа составляло 6 Вт, и в связи со сменой технологии производства, его увеличение не ожидается. Также не ожидается, что изменение микросхемы повлияет на конструкцию материнских плат.

Intel расширяет 14 нм производство

Столкнувшись с нехваткой производственных мощностей, вызванной провалом запуска 10 нм производства, компания Intel всё-таки решила расширить своё производство, подвергаясь давлению со стороны AMD.

Учитывая, что новые флагманские процессоры компании Core i9-9900K, Core i7-9700K и Core i5-9600K, будут выпущены 8 октября, Intel не увидела других путей, как открыть ещё одну производственную площадку во Вьетнаме.

В пресс-релизе компании говорится: «Для того, чтобы гарантировать постоянные поставки процессоров… Intel добавит дополнительные производственные территории для опытных/завершённых товаров. Новая зона расположена во Вьетнаме. Новая производственная зона стала сертифицированным эквивалентом (по форме, размерам, функциям и надёжности) продуктам и технологиям компании» .

На фоне трудностей с объёмами производства микросхем по 14 нм процессу, компания Intel решила искать сторонних производителей.

Информационный ресурс Digitimes сообщает, что Intel решила сохранить производство своих высокоприбыльных процессоров, в основных серверных и чипсетов для них. Другие же, недорогие продукты, вроде чипсетов начального уровня H310 и прочие настольные чипы 300-й серии, будут переданы на аутсорс в TSMC.

Компания Intel определила, что объёмы недопоставок сейчас составляют 50%, а потому, единственным выходом из сложившейся ситуации станет производство на стороне, поскольку компания не хочет увеличивать собственные мощности.

Сейчас TSMC уже является контрактным производителем для Intel, изготавливая для неё серию систем-на-чипе SoFIA и некоторые FPGA продукты, а также микросхемы связи для iPhone.

Производители материнских плат считают, что дефицит 14 нм чипсетов от Intel снизится к концу 2018 года.

GlobalFoundries прекращает работу на 7 нм

Производитель микропроцессоров GlobalFoundries сделал важное заявление об изменении стратегии компании.

Контрактный производитель микросхем объявил о сворачивании работы над процессом 7LP (7 нм). Вместо этого он сфокусируется на 14LPP/12LP платформе, и будет изготавливать радиочастотные устройства, встраиваемую память и прочие устройства с низким энергопотреблением. На фоне закрытия 7 нм разработки GloFo сократит 5% персонала, а также разорвёт лицензионные соглашения с AMD и IBM.

Технический директор GlobalFoundries Гэри Пэттон сообщал, что первые 7 нм чипы будут доступны клиентам уже в IV квартале этого года, однако «несколько недель назад» компания решила сделать резкий стратегический разворот.

Он отметил, что решение основано не на технических трудностях, с которыми столкнулась компания, а на изучении возможностей для бизнеса, которые открывались для платформы 7LP, а также из финансовых соображений.

На фоне данного анонса AMD сообщила, что переводит все свои 7 нм процессоры, CPU и GPU , в производство на TSMC.

Intel не выпустит 10 нм процессоров до зимних праздников 2019 года

Давайте представим 2019 год. У компании AMD вовсю продаются 7 нм процессоры, в то время как Intel по-прежнему предлагает только 14 нм решения. Примерно настолько печально выглядят перспективы Intel по 10 нм технологии.

В сессии вопросов и ответов по результатам финансовой деятельности за II квартал 2018 года, Intel заявила, что первый продукт на базе 10 нм процесса появится только к зимним праздникам 2019 года. Это значит, что 14 нм процесс сохранится у Intel не только до конца 2018 года, но и почти на весь 2019 год.

В клиентском сегменте Intel готовится выпустить 9-е поколение процессоров Core под названием Whiskey Lake. Это будет 5-е поколение процессоров, изготавливаемых по 14 нм процессу. Первыми четырьмя были Broadwell, Skylake, Kaby Lake и Coffee Lake.

Скорее всего, вместе с Whiskey Lake Intel перейдёт и в 2019 год, конкурируя с 12 нм Pinnacle Ridge от AMD, и увеличивая число ядер. Также Intel проигрывает и в HEDT сегменте, выпуская 20-и и 22-ядерные процессоры с LGA2066, а также подготавливая 28-ядерный чип. К концу 2019 года AMD готовится выпустить 3-е поколение процессоров EPYC, уже по 7 нм технологии. Процессоры Ryzen будут выпускаться по 10 нм нормам.

На картинке вы можете увидеть слайд Intel, датированный 2013 годом. На нём показаны планы Intel по выпуску 10 нм технологии в 2015 году. Это изображение отлично демонстрирует, как планы могут расходиться с реальностью.

Intel отказалась перенести Ice Lake на 14 нм техпроцесс

О том, что 10 нм процесс Intel никак не может наладить, сейчас известно всем. Однако руководству о трудностях было известно давно. Бывший инженер компании Франсуа Пидноёль сообщил, что у фирмы был шанс перенести архитектуру Ice Lake на 14 нм++ процесс. Пидноёль предлагал такой шаг два года назад, однако руководство его отвергло. Отсутствие этого запасного плана привело к заметному снижению в развитии процессоров, поскольку трудности в производственном подразделении задерживают всю эволюцию Intel.

У руководства была возможность обеспечить дизайн Ice Lake (в твите это ICL) на 14 нм технологической базе, но они решили, что это не нужно. Возможно, они поступили так из-за уверенности, что двух лет достаточно для наладки 10 нм технологии производства. Менеджмент сделал неверную ставку, и теперь портфель продуктов Intel из-за этого пострадал. 28 октября 2016 года

Компания Intel представила новые процессоры Atom, разработанные с нуля и изготовленные по нормам 14 нм технологии.

Компания отмечает, новые процессоры обладают производительностью в 1,7 раза большей, чем прошлые Atom, и поддерживают более быструю память и большую ширину её шины. Графическое же ядро быстрее предшественников в 2,9 раза и поддерживает подключение трёх независимых дисплеев.

Вице-президент группы Intel Internet of Things Кен Кавиаска сообщил, что чип построен в пакете FCBGA, который создан специально для устройств, где требуется масштабируемая производительность, ограничено пространство и энергопотребление, например, в устройствах интернета вещей.

Будучи изначально спроектированным для нетбуков, процессор Atom серии E3900 оснащён 4 блоками векторных изображений, что означает лучшую видимость, качество видео при низком освещении и хорошее шумоподавление с сохранением цветности.

Ещё одной важной частью нового процессора компания называется синхронизацию посредством технологии Intel Time Coordinated Computing. Кавиаска заявил: «Синхронизируя часы внутри системы-на-чипе и по сети, технология Intel Time Coordinated Computing может обеспечить точность работы сети в пределах микросекунды» .

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.

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.

Все современные вычислительные технологии базируются на основе полупроводниковой электронной техники. Для ее производства используются кристаллы кремния – одного из самых распространенных минералов в составе нашей планеты. С момента ухода в прошлое громоздких ламповых систем и с развитием транзисторных технологий этот материал занял важное место в производстве вычислительной техники.

Центральные и графические процессоры, чипы памяти, различные контроллеры – все это производится на основе кремниевых кристаллов. Уже полвека основной принцип не меняется, совершенствуются только технологии создания чипов. Они становятся более тонкими и миниатюрными, энергоэффективными и производительными. Главным параметром, который при этом усовершенствуется, является техпроцесс.

Практически все современные чипы состоят из кристаллов кремния, которые обрабатываются методом литографии, с целью формирования отдельных транзисторов. Транзистор – ключевой элемент любой интегральной микросхемы. В зависимости от состояния электрического поля, он может передавать значение, эквивалентное логической единице (пропускает ток) или нулю (выступает изолятором). В чипах памяти с помощью комбинаций нулей и единиц (положений транзистора) записываются данные, а в процессорах – при переключении производятся вычисления.

В 14-нм технологии (по сравнению с 22-нм) сокращено количество барьеров, увеличена их высота, уменьшено расстояние между диэлектрическими ребрами

Технологический процесс – это процедура и порядок изготовления какой-либо продукции. В электронной промышленности, в общепринятом значении, это величина, которая указывает на разрешающую способность оборудования, применяемого при производстве чипов. От нее также напрямую зависит размер функциональных элементов, получаемых после обработки кремния (то есть, транзисторов). Чем чувствительнее и точнее оборудование используется для обработки кристаллов под заготовки процессоров – тем тоньше будет техпроцесс.

Что значит числовая величина техпроцесса

В современном полупроводниковом производстве наиболее распространена фотолитография – вытравливание элементов на кристалле, покрытом диэлектрической пленкой, с помощью воздействия света. Именно разрешающая способность оптического оборудования, излучающего свет для вытравливания, и является техпроцессом в общепринятом толковании этого слова. Это число указывает, насколько тонким может быть элемент на кристалле.

На что влияет техпроцесс

Техпроцесс напрямую сказывается на количестве активных элементов полупроводниковой микросхемы. Чем тоньше техпроцесс – тем больше транзисторов поместится на определенной площади кристалла. В первую очередь это значит увеличение количества продукции из одной заготовки. Во вторую – снижение потребления энергии: чем тоньше транзистор – тем меньше он расходует энергии. Как итог, при равном количестве и структуре размещения транзисторов (а значит, и увеличения производительности) процессор будет меньше расходовать энергию.

Минусом перехода на тонкий техпроцесс является удорожание оборудования. Новые промышленные агрегаты позволяют делать процессоры лучше и дешевле, но сами набирают в цене. Как следствие, лишь крупные корпорации могут вкладывать миллиарды долларов в новое оборудование. Даже такие известные компании, как AMD, Nvidia, Mediatek, Qualcomm или Apple самостоятельно процессоров не делают, доверяя это задание гигантам вроде TSMC.

Что дает уменьшение техпроцесса

При уменьшении технологического процесса производитель получает возможность поднять быстродействие, сохранив прежние размеры чипа. К примеру, переход с 32 нм на 22 нм позволил вдвое увеличить плотность транзисторов. Как следствие, на том же кристалле, что раньше, стало возможным размещение не 4, а уже 8 ядер процессора.

Для пользователей главное преимущество заключается в снижении энергопотребления. Чипы на более тонком техпроцессе требуют меньше энергии, выделяют меньше тепла. Благодаря этому можно упростить систему питания, уменьшить кулер, меньше внимания уделить обдуву компонентов.

Техпроцесс процессоров на смартфонах

Смартфоны требовательны к аппаратным ресурсам и быстро расходуют заряд аккумулятора. Поэтому, для замедления расхода разряда, разработчики процессоров для мобильных устройств стараются внедрять в производство самые новые техпроцессы. К примеру, некогда популярные двухъядерники MediaTek MT6577 производились по техпроцессу 40 нм, а Qualcomm Snapdragon 200 ранних серий изготавливались по 45-нанометровой технологии.

В 2013-2015 годах основным техпроцессом для чипов, используемых в смартфонах, стал 28 нм. MediaTek (вплоть до Helio X10 включительно), Qualcomm Snapdragon серий S4, 400, а также модели 600, 602, 610, 615, 616 и 617 – это все 28 нм. Он же использовался и при изготовлении Snapdragon 650, 652, 800, 801, 805. «Горячий» Snapdragon 810, что интересно, был выполнен по более тонкому техпроцессу 20 нм, но это ему не сильно помогло.

Apple в своем A7 (iPhone 5S) тоже обходилась 20-нанометровой технологией. В Apple A8 для шестого Айфона применили 20 нм, а в модели A9 (для 6s и SE) уже используется новый 16 нм технологический процесс. В 2013-2014 годах Intel делали свои Atom Z3xxx по 22-нанометровой технологии. С 2015 года в производство запустили чипы с 14 нм.

Следующим шагом в развитии процессоров для смартфонов является повсеместное освоение техпроцессов 14 и 16 нм, а дальше стоит ожидать 10 нм. Первыми экземплярами на нем могут стать Qualcomm Snapdragon 825, 828 и 830.

В аспектах потребления электроэнергии и повышения производительности, поэтому ниже указаны процессоры (ядра) массового производства на данном техпроцессе.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Специалисты будущего - Теплотехника и теплоэнергетика

✪ Автоматизация технологических процессов

✪ Производство ткани

Субтитры

Этапы технологического процесса при производстве микросхем

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 .

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

• 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 разламывании 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.

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 1970-х - 1980-х

Ранние техпроцессы, до стандартизации NTRS (National Technology Roadmap for Semiconductors) и ITRS , обозначались "xx мкм" (xx микрон), где xx сперва обозначало техническое разрешение литографического оборудования, затем стало обозначать длину затвора транзистора, полушаг линий металла (half pitch) и ширину линий металла. В 1970-х существовало несколько техпроцессов, в частности 10, 8, 6, 4, 3, 2 мкм; в среднем, каждые три года происходило уменьшение шага с коэффициентом 0,7

3 мкм

3 мкм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1975 году Zilog (Z80) и в 1979 году Intel (Intel 8086). 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)

0,6-0,5 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)

Техпроцессы после середины 1990-х

Обозначения для техпроцессов, внедренных, начиная с середины 1990-х годов, были стандартизованы NTRS и ITRS и стали называться "Technology Node" или "Cycle". Реальные размеры затворов транзисторов логических схем стали несколько меньше, чем обозначено в названии техпроцессов 350 нм - 45 нм, благодаря внедрению технологий resist-pattern-thinning и resist ashing . С этих пор коммерческие названия техпроцессов перестали соответствовать длине затвора.

С переходом на следующий техпроцесс ITRS площадь, занимаемая стандартной ячейкой 1 бита памяти SRAM, в среднем уменьшалась вдвое. В период с 1995 по 2008 года такое удвоение плотности транзисторов происходило в среднем каждые 2 года .

350 нм (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)

250 нм

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

Используется до 6 слоёв металла, минимальное количество литографических масок 22. [ ]

• Pentium II (Deschutes)

180 нм

180 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1999 году ведущими компаниями-производителями микросхем. Соответствует удвоению плотности размещения по отношению к предыдущему техпроцессу 0,25 мкм.

Содержит до 6-7 слоёв металла. Минимальное количество литографических масок около 22. [ ]

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

130 нм

130 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 2000-2001 годах ведущими компаниями-производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS , соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 0,18 мкм.

• 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

Для обозначения более тонких техпроцессов разные технологические альянсы могут следовать различным рекомендациям (Foundry/IDM). В частности, TSMC использует обозначения 40 нм, 28 нм и 20 нм для техпроцессов, сходных по плотности с процессами Intel 45 нм, 32 нм и 22 нм соответственно .

90 нм

90 нм - техпроцесс, соответствующий уровню полупроводниковой технологии, которая была достигнута к -2003 годам . В соответствии с моделями ITRS , соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 0,13 мкм.

Технологический процесс с проектной нормой 90 нм часто используется с технологиями напряженного кремния, медных соединений с меньшим сопротивлением, чем у ранее применяемого алюминия, а также c новыми диэлектрическими материалами с низкой диэлектрической проницаемостью .

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

65 нм

65 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2004 году ведущими компаниями-производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS , соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 90 нм.

• Intel Pentium 4 (Cedar Mill) - 2006-01-16
• Intel Pentium D 900-series - 2006-01-16
• Intel Celeron D (Cedar Mill cores) - 2006-05-28
• Intel Core - 2006-01-05
• Intel Xeon - 2006-03-14
• AMD Athlon 64 - 2007-02-20
• 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

45 нм / 40 нм

45 нм и 40 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2007 годам ведущими компаниями-производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS , соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 65 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
• AMD Athlon II X2, X3, X4
• XCGPU (APU от GlobalFoundries , с 2010)

32 нм / 28 нм

32 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к -2010 годам ведущими компаниями-производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS , соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 45 нм.

Осенью 2009 компания Intel находилась на этапе перехода к этому новому техпроцессу . С начала 2011 начали производиться процессоры по данному техпроцессу.

22 нм / 20 нм

22 нм - техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к - гг. ведущими компаниями - производителями микросхем. Соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 32 нм.

22-нм элементы формируются путём фотолитографии, в которой маска экспонируется светом с длиной волны 193 нм .

Также о разработке ячейки памяти типа SRAM площадью 0,1 мкм² созданную по техпроцессу 22 нм объявили IBM и AMD
Первые работоспособные тестовые образцы регулярных структур (SRAM) представлены публике компанией Intel в 2009 году . 22-нм тестовые микросхемы представляют собой память SRAM и логические модули. SRAM-ячейки размером 0,108 и 0,092 мкм² функционируют в составе массивов по 364 млн бит. Ячейка площадью 0,108 мкм² оптимизирована для работы в низковольтной среде, а ячейка площадью 0,092 мкм² является самой миниатюрной из известных сегодня ячеек SRAM.

По такой технологии производятся (начала 2012 года):

• Intel Ivy Bridge / Ivy Bridge-E
• Intel Haswell (последователь Ivy Bridge, со встроенным GPU).
• Intel Bay Trail-M (мобильные Pentium и Celeron на микроархитектуре Silvermont; сентябрь 2013)

14 нм / 16 нм FinFET

По состоянию на сентябрь 2014 TSMC продолжает разработки 16-нм техпроцесса на транзисторах с вертикально расположенным затвором (fin field effect transistor, FinFET) и планирует начать 16-нм производство в 1 квартале 2015 года .

Согласно экстенсивной стратегии фирмы Intel уменьшение техпроцесса до 14 нм изначально ожидалось через год после представления чипа Haswell; процессоры на новом техпроцессе будут использовать архитектуру с названием Broadwell .

По состоянию на май 2014, компания Samsung продолжает разработки техпроцессов 14 нм LPE/LPP . В 2015 году Samsung будет выпускать процессоры для Apple по нормам 14 нм .

Для критических слоев техпроцесса 14 нм Intel потребовалось применение масок с технологией Inverse Lithography (ILT) и SMO (Source Mask Optimization)

10 нм

Тайваньский полупроводниковый производитель United Microelectronics (UMC) сообщил, что присоединится к технологическому альянсу IBM для участия в разработке 10 нм CMOS-техпроцесса .

В 2011 году публиковалась информация о планах Intel по развитию техпроцесса 10 нм к 2018 году .

Пробный выпуск продукции компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) по нормам 10 нм намечен на 2015 год, а серийный - на 2016 год .

7 нм

Строительство завода Intel под названием Fab 42 в американском штате Аризона началось в середине 2011 года, а в эксплуатацию планировалось сдать в 2013 году . По заявлению Intel, он стал бы самым современным заводом по массовому выпуску компьютерных процессоров, используя 14-нанометровую технологию на основе 300-миллиметровых кремниевых пластин. Завод также стал бы первым массовым производством, совместимым с 450-мм пластинами. В стройку планируется вложить более $5 млрд. На момент запуска Fab 42 станет, по ожиданиям, одним из самых передовых в мире заводов по выпуску полупроводниковой продукции в больших объёмах. В январе 2014 года Intel объявила о задержке открытия завода Fab 42 из-за сокращения рынка ПК. Открытие завода планировалось в IV квартале 2014 года, массовое производство в I квартале 2015 года . В начале 2017 года Intel выделило 7 млрд долларов на установку и наладку оборудования для построенной фабрики Fab 42, чему поспособствовала политика местного производства. На завершение работ отводится ещё 3–4 года. Планируется освоение 7 нм техпроцесса.

См. также

На презентации для инвесторов Intel ничего не говорила о планах выпуска семейства Cannonlake (прежнее название Skymont) - микропроцессоров на 10-нм технологическом процессе. Предполагается, что они должны выйти в конце 2017 года, а рабочий образец Cannonlake на 10 нм показывали недавно на выставке CES. Именно семейство Cannonlake ранее позиционировалось как 8-е поколение процессорной архитектуры, которое сменит Skylake в рамках стратегии «тик-так». Теперь же появилось ещё одно семейство, которое не имеет ничего общего с Cannonlake. Возможно, это попытка продать старый продукт в новой упаковке.

Отмена стратегии «тик-так»

Похоже, что в 2016 годах «часы» Intel немного закоротило на 14 нм, и компания объявила об отказе от этой стратегии .

В принципе, ничего страшного в этом нет. Повторим, в этом году рост производительности чипов (более 15%) будет даже больше, чем в прошлом (15%), сказала Intel. Может быть, действительно лучше выжимать весь резерв из существующего техпроцесса, оптимизируя его, а уже потом двигаться дальше. Мы не можем критиковать Intel за отход от стратегии, которую она сама себе добровольно установила.

Так или иначе, но теперь стратегия «тик-так» модифицировалась в иной вид.

Вместо размеренного метронома теперь реализована новая процедура с большим упором на оптимизацию. Возможно, новая архитектура не будет выходить каждые два года, как это было раньше.

Почему Intel не форсирует переход на 10 нм? Ей не нужно этого делать, потому что она считает, что и так сильно оторвалась в своём технологическом превосходстве от конкурентов в полупроводниковой промышленности (Samsung, TSMC и прочие). Компания оценивает этот отрыв примерно в три года.

Такой запас позволяет чувствовать себя вполне уверенно.

Новый завод для 7 нм

Строительство и оборудование займёт ещё три-четыре года и потребует значительных инвестиций. Завод в Чандлере (штат Аризона) уменьшит количество местных безработных примерно на 3000 человек (+ ещё 10 000 рабочих мест добавится косвенно).

Строительство завода в Чандлере началось в 2011 году. Он должен стать самым передовым и инновационным полупроводниковым предприятием в мире. Само здание закончили в 2013 году, но вместо установки оборудования на 14 нм в начале 2014 года компания Intel решила отложить запуск конвейера. В данный момент завод готов: системы воздушного кондиционирования, обогрева и другие - всё функционирует, осталось только установить и наладить оборудование. Intel не планирует задействовать эту фабрику для производства по техпроцессу 10 нм, так что через несколько лет здесь, вполне вероятно, освоят производство по следующей норме 7 нм.

По оценке Intel, оборудование обойдётся примерно в $7 млрд. Такова стоимость современного промышленного предприятия. Пока неизвестно , какое конкретно оборудование понадобится. Возможно, Intel там начнёт использовать фотолитографию в глубоком ультрафиолете (EUV).

В заре двухтысячных Intel надеялась , что к 2005 году частоты процессоров вырастут до 10 ГГц, а работать они будут под напряжением ниже вольта. Как мы знаем, этого не случилось. Примерно десять лет назад перестал работать закон масштабирования Деннарда , утверждавший, что с уменьшением размеров транзисторов можно уменьшать подаваемое на затвор напряжение и увеличивать скорость переключения. С тех пор редко какой процессор получает штатную частоту работы выше 4 ГГц, зато ядер стало больше, на кристалл с материнской платы перекочевал северный мост, появились другие оптимизации и ускорения. Теперь замедляется и закон Мура , эмпирическое наблюдение, которое говорит о постоянном увеличении числа транзисторов на кристалле за счёт уменьшения их размеров.