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我们在ExtremeTech上谈论了很多过程节点,但是我们没有’经常从技术上回溯到流程节点 是。 与英特尔’的10nm节点现已投入生产,台积电和三星正在谈论未来的5nm节点,’现在是重新讨论该话题的好时机,尤其是台积电和三星如何与英特尔进行比较的问题。

工艺节点通常用数字命名,后跟纳米的缩写:32nm,22nm,14nm等。在工艺节点的任何特征之间没有固定的客观关系。 中央处理器 和节点的名称。并非总是如此。从大约1960年代到1990年代末,节点是根据门的长度来命名的。 IEEE的这张图显示了这种关系:

lithot1

长期以来,栅极长度(晶体管栅极的长度)和半间距(芯片上两个相同特征之间的距离的一半)与过程节点名称匹配,但是最后一次是这样 1997. 半间距继续与节点名称匹配了好几代,但在任何实际意义上都不再与之相关。实际上,’自从我们对处理器节点的几何缩放实际上与如果我们绘制曲线的样子相匹配以来,已经有很长时间了’d能够继续 其实 缩小特征尺寸。

2010-ITRS-摘要

在2015年之前远低于1nm?令人愉快的幻想。

要是我们’d达到几何比例缩放要求,以使节点名称和实际特征尺寸保持同步,我们’d六年前已跌破1纳米制程。我们用来表示每个新节点的数字只是公司选择的数字。早在2010年,ITRS(稍后对此进行了详细介绍)将在每个节点上丢弃的技术chum bucket称为启用“equivalent scaling.”当我们接近纳米级的极限时,公司可能会开始使用埃而不是纳米,或者我们可能只是开始使用小数点。当我开始在这个行业工作时,看到记者以微米而不是纳米为单位提到工艺节点是很常见的—例如,代替180nm或130nm,为0.18微米或0.13微米。

市场如何分散

半导体制造涉及大量的资本支出和大量的长期研究。从论文采用新技术到大规模商业化生产之间的平均时间间隔为10-15年。几十年前,半导体行业认识到每个人都会’如果存在用于节点介绍的通用路线图以及这些节点将要针对的特征尺寸,则这是一个优势。这将允许广泛而同时地开发将新节点推向市场所需的所有难题。多年来,ITRS—国际半导体技术路线图—发布了该行业的总体路线图。这些路线图长达15年之久,为半导体市场设定了总体目标。

半导体路线图

图片作者 维基百科

ITRS于1998-2015年发布。从2013年至2014年,ITRS重组为ITRS 2.0,但很快意识到其职责范围— namely, to provide “大学,财团和行业研究人员在未来刺激技术各个领域创新的主要参考”需要该组织极大地扩展其覆盖范围和覆盖范围。 ITRS退休了,成立了一个名为IRDS的新组织—国际设备和系统路线图—具有更大的授权范围,涵盖了更广泛的技术。

范围和重点的转变反映了’整个铸造行业都在发生。我们停止将栅极长度或半节距与节点大小联系在一起的原因是,它们要么停止缩放,要么开始更缓慢地缩放。作为替代方案,公司已经集成了各种新技术和制造方法,以允许继续进行节点缩放。在40 / 45nm,GF和TSMC等公司推出了浸没式光刻技术。在32nm处引入了双图案。后栅极制造是28nm的功能。 FinFET是由Intel在22nm处推出的,而其他行业则是在14 / 16nm处引入的。

公司有时会在不同的时间推出功能。 AMD和台积电推出了40 / 45nm浸没式光刻技术,但是英特尔等到32nm才使用该技术,并选择首先推出双图案。 全球铸造和台积电开始在32 / 28nm使用更多的双图案。台积电在28nm处使用后栅极构造,而三星和GF使用先栅极技术。但是随着进展变得越来越慢,我们’我们已经看到公司更多地依赖于市场营销,并且有更多的定义“nodes.”像三星这样的公司,没有在相当大的数字空间上(90、65、45)瀑布,而是从数字上讲,彼此启动彼此正确的节点:

我想你可以说这个产品策略是’很清楚,因为那里’除非您有方便的图表,否则无法分辨哪些流程节点是早期节点的演变版本。

虽然节点名称不是 到任何特定功能的大小,并且某些功能已停止扩展,半导体制造商仍在寻找改善关键指标的方法。那’真正的工程改进。但是,由于现在很难获得优势,并且需要更长的开发时间,因此公司正在尝试更多的改进。例如,三星正在部署比以前更多的节点名称。那’s marketing.

人们为什么声称Intel 10nm和TSMC / Samsung 7nm是等效的?

因为英特尔的制造参数’台积电(TSMC)和三星(Samsung)称其7纳米工艺的价值非常接近10纳米工艺。下表来自WikiChip,但结合了英特尔的已知功能大小’台积电的已知特征尺寸的10nm节点’s 和 Samsung’的7nm节点。如您所见,他们’re very similar:

英特尔-10-Foundry-7

图片由ET编译自 数据维基芯片

delta 14nm / delta 10nm列显示了每个公司从其上一个节点开始将特定功能缩小的程度。英特尔和三星的最小金属间距比台积电更严格,但台积电’的高密度SRAM单元比英特尔小’,可能反映了台湾铸造厂不同客户的需求。三星’同时,它们的细胞比台积电还要小’s。总体而言,英特尔’台积电(TSMC)和三星(Samsung)都称7nm为10纳米制程,触及许多关键指标。

由于特定的设计目标,单个芯片可能仍具有偏离这些尺寸的功能。制造商提供的这些数字是给定节点上的典型预期实现方式,不一定与任何特定芯片完全匹配。

有人质疑英特尔有多紧密 ’10纳米以上的制程(用于Ice Lake)反映了这些数字(我相信这些数字是为Cannon Lake发布的)。它’确实,英特尔的期望规格’的10nm节点可能略有变化,但14nm +也是从14nm的调整。英特尔已经表示,它仍将10纳米(相对于14纳米)的2.7倍缩放因子作为目标,因此我们’对于任何有关10nm +可能略有不同的猜测,我们都将保留。

一起拉

理解新流程节点的含义的最佳方法是将其视为总称。当一家代工厂商谈论推出一个新的流程节点时,他们的意思可以归结为:

“我们创建了具有更小特征和更严格公差的新制造过程。为了实现这一目标,我们集成了新的制造技术。我们将这组新的制造技术称为流程节点,因为我们想要一个总括的术语,使我们能够捕获进步和改进的功能的想法。”

关于该主题还有其他问题吗?将它们放在下面,我’ll answer them.

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