Lei de Moore em transição

Se alguma vez precisarmos de confirmação de que a transição para a próxima etapa da Lei de Moore ficou mais difícil, o anúncio da Intel na semana passada de que seus chips de 10nm seriam adiados até o segundo semestre de 2017 parece ter provado o caso. No entanto, anúncios recentes de um grupo de outras empresas na conferência Semicon West da semana passada indicam que os relatos da morte da Lei foram muito exagerados.

O CEO da Intel, Brian Krzanich, anunciou o atraso de 10 nm durante a chamada de ganhos do segundo trimestre da empresa. Os chips já eram esperados no final do próximo ano ou no início de 2017. Enquanto isso, a segunda linha de 14nm da empresa - o processador Core de sexta geração conhecido como Skylake - foi qualificada e deve começar a ser vendida neste trimestre (após a introdução do primeiro Produtos de 14 nm, conhecidos como Broadwell, em uma única versão no final do ano passado e mais amplamente no início deste ano). De acordo com Krzanich, haverá outra família de chips de 14nm conhecida como Kaby Lake, construída usando a arquitetura Skylake com algumas melhorias de desempenho, previstas para o segundo semestre de 2016, enquanto o primeiro produto de 10nm, conhecido como Cannonlake, deve chegar ao mercado. segundo semestre de 2017.

Lembre-se de que a transição de 22 nm para 14 nm foi atrasada de maneira semelhante, com Krzanich citando a dificuldade da litografia e o número de etapas de vários padrões necessários ao se mover para cada novo nó como a causa do atraso. Ele observou que a Intel está assumindo que os chips de 10nm não serão fabricados com a tecnologia de litografia ultravioleta extrema (EUV), o que torna esse o período mais longo de tempo na fabricação de chips, sem uma mudança para uma forma mais avançada de litografia.

No geral, ele disse, agora a Intel está assumindo que levará 2, 5 anos entre os nós do processo (observe que a Intel lançou os primeiros chips "Ivy Bridge" de 22 nm no início de 2012).

Krzanich continuou dizendo que, à medida que a Intel passa de 10 nm para 7 nm, eles "sempre se esforçam para voltar a dois anos" entre os nós. E ele disse que a Intel monitoraria a maturidade do EUV, as mudanças na ciência dos materiais e a complexidade do produto ao tomar sua decisão de tempo.

TSMC reitera 10nm no início de 2017

Se tudo o que sugere a Lei de Moore está diminuindo, as notícias das fundições de semicondutores, que fabricam chips para empresas de semicondutores sem fábricas como Qualcomm, MediaTek e Nvidia, indicam que as coisas estão acelerando. Ou pelo menos eles estão diminuindo um pouco a diferença com a Intel.

A Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC), a maior fundição do mundo, disse que estava a caminho de embarcar 10nm no primeiro trimestre de 2017. A TSMC disse que iniciou a produção em volume de seus primeiros processadores FinFET de 16nm no segundo trimestre, com os embarques começando neste mês. (Isso significa remessas para os clientes da TSMC, não para os usuários finais; ainda não vimos esse chip no produto final, embora esperemos isso nos próximos meses.)

O co-CEO da TSMC, Mark Liu, disse que seu processo de 10 nm está no caminho certo com o envio real de produtos no início de 2017. Ele disse que as peças de 10 nm serão 15% mais rápidas na mesma potência total ou usarão 35% menos na mesma velocidade, com mais do que duplicar a densidade da porta do processo de 16 nm.

Se tudo isso acontecer, os produtos fabricados no processo de 10 nm da TSMC poderão chegar ao mercado cerca de um quarto antes dos fabricados no processo de 10 nm da Intel, o que seria uma grande reviravolta no setor. Observe, no entanto, que a TSMC anunciou atrasos no passado: há pouco mais de um ano, esperava que a produção de risco de 10nm começasse no final de 2015 e citou metas de velocidade e potência mais agressivas.

Enquanto isso, a outra grande fundição de chips de ponta, a Samsung, disse que iniciará a produção em massa de chips de 10nm até o final de 2016. A Samsung lançou seu primeiro produto FinFET de 14nm, o Exynos 7 Octa no início deste ano em seus telefones Galaxy S6. Isso foi apenas um pouco após as primeiras remessas de volume de 14 nm da Intel (embora os dois processos sejam um pouco diferentes), uma grande mudança em relação à época em que a Intel tinha uma longa liderança em tecnologia de processo.

A Samsung também licenciou sua tecnologia de 14nm para a GlobalFoundries, que afirmou que estará na rampa de volume da tecnologia de 14nm ainda este ano. Os clientes da GlobalFoundries incluem a AMD, que planeja lançar a tecnologia FinFET de 14nm em vários produtos ao longo de 2016 e adquiriu recentemente o negócio de fabricação de chips da IBM.

A GlobalFoundries oferece 22nm FD-SOI

A GlobalFoundries também planeja oferecer uma solução diferente chamada 22nm FD-SOI (silício sobre isolador totalmente empobrecido), anunciada na semana passada. Esse processo usa transistores planares convencionais, em vez de 3D FinFETs, mas aqui eles são fabricados em um tipo diferente de wafer conhecido como SOI. A GlobalFoundries alega que, com essa abordagem, ela pode produzir chips que oferecem melhor desempenho e menor potência do que o processo planar de 28nm comumente usado a um custo comparável (e custo muito menor do que os FinFETs de 14nm, que exigem muito mais passagens usando a litografia de imersão de 193nm). A GlobalFoundries diz que o processo resulta em um tamanho de matriz 20% menor em comparação com os 28nm.

Embora a fab diga que o FinFET fornece mais desempenho e é necessário em alguns aplicativos, ele acredita que o novo processo também é adequado para os principais mercados móveis, Internet das Coisas, RF e redes. Comparado aos produtos FinFET de 14nm, a GlobalFoundries diz que o processo requer quase 50% menos camadas de litografia de imersão, o que reduzirá os custos.

A Samsung também está planejando uma oferta de FD-SOI, embora com 28nm.

Mais adiante, a IBM e seus parceiros anunciaram recentemente que produziram chips de teste de 7 nm em laboratório, embora, é claro, haja um longo caminho entre o laboratório e a produção em volume.

Semicon West mostra novas ferramentas

O futuro da fabricação de chips também foi um tópico na conferência Semicon West da semana passada, onde os fabricantes de equipamentos de fabricação de semicondutores discutiram o progresso que fizeram em novas tecnologias.

Parece haver um consenso geral sobre o roteiro lógico, embora o momento não seja claro. O próximo passo provavelmente será uma mudança para materiais alternativos, em particular novos materiais de canal (como os usados ​​pela IBM em seu chip de teste de 7 nm), como o silício-germânio (SiGE) e o arseneto de índio-gálio (InGaAs). O pensamento é que esses materiais estenderão o uso dos projetos FinFET por mais algumas gerações e, em seguida, o setor poderá mudar para uma nova estrutura de transistor completamente, talvez para transistores portáteis, às vezes chamados de nanofios, em algum lugar ao redor do nó de 5 nm.

Na litografia, a ASML disse que sua meta para equipamentos EUV é de 1.000 bolachas por dia a uma disponibilidade de 50%, e também que ainda está na meta ter o EUV pronto para a produção de 7 nm, embora seja usado apenas por talvez cinco a 10 camadas críticas e a litografia de 193nm ainda fará a maior parte do trabalho. Tendo anunciado anteriormente que um cliente norte-americano sem nome - supostamente Intel por quase todos os observadores - havia concordado em comprar 15 ferramentas de litografia EUV, a ASML confirmou que a Intel havia realmente adquirido seis sistemas, com dois a serem entregues este ano.

Embora a maior parte da discussão sobre a Lei de Moore tenha sido em torno de chips lógicos, deve-se notar que os chips de memória também estão em transição. Os encolhimentos da DRAM diminuíram drasticamente. A maioria dos fabricantes está agora na transição para a DRAM de 20nm, com talvez mais uma ou duas gerações restantes. Quaisquer avanços adicionais em densidade ou custo terão que vir de capacidade adicional de fabricação, tamanhos maiores de wafer (450 mm), empilhamento de chips 3D (Hybrid Memory Cubes) ou, eventualmente, um novo tipo de memória como MRAM.

Na memória flash NAND, a situação é um pouco diferente. A memória flash NAND já está abaixo de 20nm e, como a DRAM, está ficando sem espaço para aumentar ainda mais, mas neste caso há uma alternativa clara. O tópico quente é o 3D NAND, que usa várias camadas de células de memória fabricadas com filmes uniformes e muito finos. Os tamanhos dos recursos das células individuais não precisam mais ser tão pequenos (eles relaxam em torno de 40 a 50 nm), mas a densidade continua a aumentar - potencialmente para 1 terabit em um chip - adicionando mais camadas. A litografia é muito mais fácil, mas requer ferramentas mais avançadas de nível atômico para depositar e gravar essas matrizes de memória.

A Samsung já está em produção em volume e seu NAND 3D de segunda geração com 32 camadas pode empacotar até 128Gb (16GB) em um único chip. Nesta semana, a Samsung anunciou uma nova geração de SSDs corporativos de 6 Gbps que podem armazenar até 3, 86 TB de dados em um formato de 2, 5 polegadas, usando esses chips de 128 Gb. Espera-se que a aliança Micron / Intel e SK Hynix iniciem a produção em massa do 3D NAND ainda este ano. A Micron e a Intel alegam que sua tecnologia de gap de ar lhes permitirá produzir chips mais densos, começando em 256Gb e 384Gb, enquanto a SK Hynix planeja usar 36 camadas, seguidas por 48 camadas no próximo ano, para escalar a densidade. A Toshiba e a SanDisk seguirão no próximo ano. Na Semicon West, as empresas de equipamentos disseram que a transição para o 3D NAND está acontecendo mais rapidamente do que o esperado e, segundo algumas estimativas, 15% da capacidade mundial de bits terá mudado até o final deste ano.