Зад всички нови джаджи и всички готини приложения, които стартираме, се крият процесорите, паметта и другите компоненти, които работят на системите. И зад всичко, което е полупроводниковата технологична технология - сложният набор от дизайни, инструменти, материали и стъпки за обработка, необходими за изграждането на работещи транзистори, толкова малки, че 4000 от тях да могат да се поберат по ширината на човешката коса и да се съберат милиарди от тях в чип не по-голям от нокътя.
Въз основа на миналата седмица Semicon West, годишното шоу, което се фокусира върху технологията на процесите, за разлика от процесорите или устройствата за крайни потребители, изглежда, че цялата индустрия е готова да премести ново производство на 450 мм вафли, като се започне през следващите пет години, Днес почти всички важни процесори и памет са направени на 300 мм вафли, с диаметър около 12 инча. Но най-големите производители на чипове говорят от години за преминаване към 450 мм вафлени технологии - вафли около 18 инча, защото тези по-големи вафли могат да държат повече от два пъти повече чипове, но се надяваме, че ще струват значително по-малко от два пъти повече от 300 мм производство, Доскоро много от доставчиците на оборудване влачеха краката си, защото последният голям ход от 200 мм до 300 мм в крайна сметка им струваше много за изследвания и разработки със сравнително малко за показване за това. Но сега, изглежда, почти всички се борят с идеята.
На конференцията Пол А. Фарар, генерален мениджър на Global 450 Consortium, група от водещи компании за производство на полупроводници, включително GlobalFoundries, Intel, IBM, Samsung и TSMC, със седалище в Колежа по наноразмерна наука и инженерство в Олбани, показа пътна карта, която включваше 450 мм демонстрации на 14 nm през 2013 г. до 2015 г. с оборудването, готово за производителите на чипове на 10 nm и след това през 2015 до 2016 г.
Всички големи производители обсъждаха 450 мм инструменти. Nikon заяви, че е получил поръчка от консорциума G450 за потапящ скенер 450 mm 193 nm ArF, който ще бъде използван за разработване на процеси, и каза, че е получил поръчка и от неназован „основен производител на устройства“. ASML заяви, че ще доставя 450 мм екстремна ултравиолетова литография (EUV) и потапящи инструменти приблизително едно и също време. Canon показа това, което казва, че е първата оптично шарена 450 мм вафла, докато Molecular Imprints показа резултати за 450-милиметрова вафла, рисувана с помощта на нано-отпечатъчната си литография.
Едно нещо, което изглежда води до този преход, е увеличаващата се цена на производството при по-малки възли. Докато индустрията говори за литография на EUV от години и ASML по-специално цитира подобрения, това все още не е готово за производство, тъй като настоящите инструменти не позволяват бързината и обема, които производителите изискват, отчасти поради проблеми с източникът на захранване ASML казва, че сега има 11 EUV системи на място и има планове за ново поколение инструменти с по-добри източници на енергия, но никой не се занимава с пълномащабно производство с EUV, защото инструментите не са достатъчно бързи и надеждни.
Вместо това производителите използват сегашните 193 nm потапящи инструменти, а при 20 nm и по-долу те са принудени да използват инструментите два пъти върху критични слоеве на пластината, за да получат точността, от която се нуждаят. Това двойно моделиране - и потенциално четворно моделиране - добавя време и разходи за производството на вафли.
Както главният изпълнителен директор на GlobalFoundries Айти Маноча отбеляза, бележка за цената на литографията вече започва да доминира над общите разходи за производство на вафли. С многоточковото моделиране на потапящи скенери това става още по-лошо. "Ние отчаяно се нуждаем от EUV и EUV все още не е готов", каза той.
В други области Manocha говори за необходимостта от леярски иновации в ерата на мобилността, обсъждайки всичко - от процеса на 14XM FinFET на компанията до други техники като FD-SOI, nanowires и III-V сложни полупроводници (по същество чипове, които използват по-екзотични материали). Интересното е, че той спомена за възможно преминаване към III-V FinFET през 2017 г. за 7nm, въпреки че това не звучи като конкретен ангажимент.
Той каза, че най-големите предизвикателства пред индустрията са икономическите. В 180nm възел имаше само 15 маскиращи слоя; в 20nm / 14nm възлите има повече от 60 маскиращи слоя и всеки слой предлага повече възможности за неуспех, всеки от които може да направи цяла вафла неизползваема. „Всичко това наистина се натрупва“, каза той, като показа как цената на дизайна на чипове при 130 nm (което беше обичайно в предишния край преди десетилетие и все още се използва от някои чипове на края) беше 15 милиона долара; при 20 nm, това е 150 милиона долара. По същия начин разходите за проектиране на процесите са се увеличили от 250 милиона до 1, 3 милиарда долара, а фабриката за производство на чипа се е увеличила от 1, 45 милиарда до около 6, 7 милиарда долара днес.
За да се борят с това, други доставчици на инструменти говорят за техники извън литографията, като подреждане на чипове с вискозни силиконови виа (TSV), предназначени да произвеждат многослойни чипове; и нови инструменти за депониране и отстраняване на материали. Компании, включително приложни материали, LAM Research, Tokyo Electron и KLA-Tencor, настояват за своите решения.
Други новини от шоуто, Карън Савала, президент на SEMI Americas, говори за „ренесанса“ на производството в САЩ и ролята на полупроводниковата индустрия, като заяви, че сега индустрията представлява 245 000 директни работни места и около един милион общи работни места САЩ верига за доставки.
SEMI очаква разходите за оборудване да намалеят леко тази година, последвано от увеличение с 21 процента през следващата година, най-вече поради продължителните леярски разходи за производство на 20 nm, нови фабрики за производство на флаш NAND и модернизацията на Intel в своя Ирландия.
