TSMC با به‌کارگیری پرتوهای فرابنفش EUV تراشه‌های ۶ نانومتری تولید می‌کند

شرکت تایوانی TSMC از فرایند ساخت تراشه‌ی جدید ۶ نانومتری (6nm) خود پرده برداشت. در این فرایند با به‌کارگیری پرتوهای فرابنفش بسیار قوی (EUV) چگالی تراشه به میزان اندکی افزایش می‌یابد. باتوجه‌به سازگاری قاعده‌ی طراحی در این فرایند با شیوه‌ی ساخت تراشه‌ی ۷ نانومتری، تمامی تجهیزات تولید مورد استفاده در روش 7nm، در فرایند جدید نیز قابل استفاده بوده و راه برای انتقالی سریع به فناوری ساخت بهبودیافته باز است.

اصلاح و توسعه‌ی یک فناوری ساخت قدیمی‌تر به‌ویژه برای شرکت‌های ریخته‌گر سیلیسیم، شیوه‌ی جدیدی نیست. یک مثال خوب در این زمینه، لیتوگرافی ۲۸ نانومتری (28nm) است که در سال ۲۰۱۲ بدون استفاده از فناوری مهم ترانزیستور HKMG محقق شد. شرکت تایوانی در خلال سال‌های بعد از آن رده‌ی محصولات ۲۸ نانومتری خود را با اصلاحاتی در فرایند ساخت نظیر 28HP، 28HPM، 28LP و ... به‌طور چشمگیری توسعه داد.

تنها چیزی که در خلال سال‌های اخیر تغییر کرده، تهاجمی‌تر شدن شیوه‌های بازاریابی اصلاحات انجام‌شده در این سطح از فناوری ساخت است که باعث فاصله گرفتن هرچه بیشتر عناوین مورد استفاده و تغییرات واقعی در مشخصه‌های فیزیکی ترانزیستورها شده؛ به عبارت دیگر سنگینی عناوین تبلیغاتی بیش از وزن اصلاحات اعمال‌شده در فناوری ساخت ۲۸ نانومتری است. آخرین افزونه‌ای که به رده‌ی ساخت ۲۸ نانومتری TSMC الحاق شد، فرایند 22nm بود.

شاید ناپسندترین مثال از این دست زمانی اتفاق افتاد که شرکت‌های سازنده‌ی نیمه‌هادی‌ها با صرف‌نظری به یک‌باره از عنوان 20nm، به فناوری ترانزیستورهای FinFET در رده‌ی 16nm یا 14nm روی آوردند. این جهش یک‌باره هم‌چنان عامل عدم تطابق میان نام‌گذاری‌های ۱۰ و ۷ نانومتری اینتل و رقبای این شرکت است. در ادامه‌ی این روند با طیفی از محصولات هفت نانومتری در شرکت TSMC مواجه شدیم. تولید تراشه‌های A12 شرکت اپل آغازگر راه تولید محصولاتی با این فناوری ساخت بود که با ساخت پردازنده‌ی گرافیکی Radeon Instinct MI60 شرکت AMD پیگیری شد. شرکت TSMC تاکنون فرایندهای ساخت 7FF و 7HPC را به‌عنوان شیوه‌های مختلف ارائه‌ی تراشه‌های ۷ نانومتری توسعه داده است؛ اما این صنعت‌گر تایوانی روش 7nm+ را نیز معرفی کرده که در آن از EUV در تعداد کمی از لایه‌های حاصل از فرایند بهره‌گیری می‌کند. مدتی پیش این شرکت افشا کرد که قصد پیاده‌سازی نسل دوم فناوری ساخت 7nm را دارد. اگرچه نام خاصی به فرایند جدید داده نشد؛ اما آخرین شایعات برگرفته از وب‌سایت Digitimes حاکی از به‌کارگیری فناوری 7nm Pro در ساخت تراشه‌های A13 اپل است.

شرکت TSMC چند روز پیش 6nm را به‌عنوان سومین اصلاحیه‌ی فناوری ساخت 7nm (به‌دنبال 7nm+ و 7nm Pro) معرفی کرد. این شرکت قصد دارد نسبت عملکرد به قیمت قابل قبولی را در آخرین سری محصولات خود ایجاد کرده و آن‌ها را هرچه زودتر وارد بازار کند. این کار تنها ازطریق سازگاری قاعده‌ی طراحی جدید با فناوری پیشین 7nm ممکن بوده و بدین ترتیب مهاجرت یکپارچه‌ای از فناوری 7nm به 6nm با چرخه‌ی طراحی کوتاه‌مدت به وقوع می‌پیوندد. TSMC می‌گوید 6nm سطح عملکرد بالاتری نسبت به 7nm داشته و در مقایسه با آن ۱۸ درصد چگالی ترانزیستور بالاتری دارد. 6nm شباهت زیادی به شیوه‌ی ساخت 7nm+ این شرکت دارد که در حال حاضر در مرحله‌ی Risk Production است؛ اما TSMC توضیحی در مورد تفاوت‌های این دو نوع فناوری ساخت نداده است.

سامسونگ هم در روزهای گذشته خبر از ساخت تراشه با لیتوگرافی 6nm داد، اما جزئیات بیشتری در مورد آن ارائه نکرد. با این وجود به نظر می‌رسد فرایند 5nm سامسونگ، معادل فناوری ساخت 6nm شرکت TSMC باشد؛ فناوری ساختی که بنا به‌گفته‌ی سامسونگ مراحل توسعه‌ی آن پایان یافته است.

شرکت TSMC اعلام کرده است که فرایند ساخت 6nm درسه‌ماهه‌ی اول سال ۲۰۲۰ وارد مرحله‌ی Risk Production می‌شود که احتمالاً تأخیر بیشتری نسبت به 5nm سامسونگ خواهد داشت. تولید انبوه این محصول به‌طور معمول حدود یک سال بعد از این مرحله محقق می‌شود؛ لذا با این فرض که لیتوگرافی 5nm متعلق به TSMC در ماه جاری وارد مرحله‌ی Risk Production شود، نمی‌توان 6nm را یک تراشه‌ی پیشتاز از نظر فناوری در میان محصولات این شرکت به حساب آورد. TSMC می‌گوید که فرایند ساخت 5nm با افزایش ۱.۸ برابری در چگالی ترانزیستورها، کاهش کلی ابعاد تراشه را در پی خواهد داشت.

سال گذشته شرکت TSMC با ارائه‌ی فناوری ساخت ۷ نانومتری، جایگاه برتر سامسونگ در صنعت نیمه‌هادی را از نظر چگالی ترانزیستورها از وی گرفت. شرکت کره‌ای این جایگاه را با سبقت گرفتن از رقیب تایوانی خود در فناوری ساخت ۱۰ نانومتری در اوایل سال ۲۰۱۷ تصاحب کرد؛ فناوری ساختی که ۳۰ درصد چگال‌تر از فرایند 14nm تراشه‌های اینتل بود. گفتنی است که شرکت اینتل‌ سال‌ها است که در تقلای آماده‌سازی محصولات ۱۰ نانومتری خود است.