© ROOT-NATION.com - Энэ нийтлэлийг хиймэл оюун ухаан автоматаар орчуулсан. Алдаа гаргасан тохиолдолд хүлцэл өчье. Эх нийтлэлийг уншихын тулд сонгоно уу English дээрх хэл шилжүүлэгч дээр.
Өнөөдөр бид ирээдүйн транзисторуудын талаар ярилцаж, тэдгээрийг бүтээх бүх нууцыг дэлгэх болно. Зах зээлд удаан хугацаанд хараагүй байсан чипсийн бүтэц, үйлдвэрлэлийн аргад асар их өөрчлөлт хийх үе бидний өмнө байгаа нь нэгэнт тодорхой болсон. Дэлхийн хамгийн гэгээлэг оюун ухаантнууд бие даасан атомуудыг яг хүссэнээрээ бүжиглүүлж, физикийн хуулийг үл тоомсорлож буй үүрэг даалгаврыг гүйцэтгэхийн тулд ямар томьёо ашиглах талаар бодож нойргүй хонож байна.
Энэ нь мөн АНУ, Солонгос, Тайванийн хагас дамжуулагч аваргуудын өрсөлдөөн ширүүссэн үе байх болно. Тэд технологийн удирдагч болох байр сууриа эргүүлэн олж авах, олж авах эсвэл бэхжүүлэхийн тулд ирээдүйн парадигмын өөрчлөлтийг ашиглахыг хичээдэг хүмүүс юм. Биднийг яг ямар шинэчлэл, хувьсгал хүлээж байна вэ? Өнөөдөр тайлбарлахыг хичээцгээе.
Мөн уншина уу: AMD XDNA гэж юу вэ? AI-г эхлүүлдэг архитектур Ryzen процессорууд
Транзисторын геометрийг өөрчлөх
Бүр тодруулбал тэдний зорилго өөрчлөгдөнө. Хагас дамжуулагч гурван том үйлдвэрлэгч (TSMC, Intel, Samsung) нэвтрүүлсэн анхны шинэлэг зүйл бол GAAFET транзисторууд юм. Энэ нь 2011 онд Intel-ийн FinFET транзисторыг дэлхий нийтэд үзүүлснээс хойш транзисторын геометрийн анхны мэдэгдэхүйц өөрчлөлт юм. Би GAAFET транзисторын сэдвийг хэт гүнзгийрүүлэхийг хүсэхгүй байна, учир нь энэ нь тусдаа нийтлэл шаарддаг. Энд бид зөвхөн тэдгээрийн үндсэн ойлголтыг л авч үзэх болно.
Транзисторыг жижигрүүлснээр инженерүүд богино сувгийн эффект гэж нэрлэгддэг зүйлийг мэдэрч эхлэв. Товчхондоо, транзисторын эх үүсвэр ба ус зайлуулах хоорондох зай багасах тусам асуудал улам бүр тодорхой болсон. Өөрөөр хэлбэл, хаалга нь сувгаар урсах гүйдлийг хянах чадвараа алдаж эхлэв. Хэдэн арван жилийн турш энэ асуудлыг шийдэхийн тулд суваг нь цахиурын хавтангийн гадаргуугаас сэрвээ (тиймээс FinFET-д Fin) цухуйсан байх явдал байв. Энэ нь хаалгыг гурван талаас (эсвэл сэрвээ нь шаантаг хэлбэртэй хөндлөн огтлолтой бол хоёр) сувагтай холбоо тогтоох боломжийг олгодог бөгөөд гүйдлийн урсгалыг илүү сайн хянаж, транзисторуудын цахилгааны параметрүүдийг дизайны шаардлагад нийцүүлэн тохируулах уян хатан байдлыг хангадаг.
Гэсэн хэдий ч транзисторын хэмжээ тасралтгүй буурч байгаа нь энэ нь хангалтгүй болсон гэсэн үг юм. Хаалга нь транзисторын сувгийг тойрон хүрээлж, GAAFET транзистор (GAA гэдэг нь Gate-All-Around гэсэн үг) үүсгэх шаардлагатай байв. Энгийнээр хэлбэл, FinFET транзисторууд нь ихэвчлэн хоёр, гурван сэрвээтэй байдаг тул та тэдгээрийг зэрэгцүүлэн байрлуулсан FinFET транзисторууд гэж ойлгож болно. Энэ нь олон түвшний сэндвичтэй адил бөгөөд хоолой эсвэл хуудас хэлбэртэй сувгууд нь бие биенийхээ дээр овоолсон бөгөөд тусгаарлагч, хаалганы давхаргаар тусгаарлагдсан байдаг. Хэдийгээр энэ үзэл баримтлал нь олон жилийн туршид мэдэгдэж байгаа бөгөөд одоо байгаа тоног төхөөрөмж, процессыг ашигладаг боловч түүний хэрэгжилт тийм ч чухал биш юм. Асуудал нь зарим үе шатанд сувгийн дараагийн давхаргууд нь зөвхөн түр зуурын "тулгуур" -аар бэхлэгдсэн агаарт өлгөөтэй байдагт оршино. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийн доод хэсэг нь бие даасан атомын зузаантай диэлектрик давхаргаар жигд хучигдсан байх ёстой бөгөөд дараа нь бүх хоосон зайг дүүргэхийн тулд материалаар сайтар дүүргэнэ.
GAAFET транзистор нь өчүүхэн зүйл биш гэдгийг Samsung-ийн нөхцөл байдал онцолж байна. 2022 оноос хойш Samsung өөрийн багцдаа MBCFET транзисторыг (GAAFET транзисторыг хэрэгжүүлэх Samsung-ийн маркетингийн нэр) бүхий процесстой болсон. Гэсэн хэдий ч практик дээр энэ нь уралдаанд Пиррикийн ердийн ялалт юм. Үүнийг ашиглан олж авсан бүрэн ажиллагаатай чипүүдийн хувь хэмжээ маш бага тул хэн ч үүнийг үйлдвэрлэлд ашиглахыг хүсдэггүй (Exynos-ийн хувьд Samsung ч гэсэн). Бидний мэдэж байгаа зүйл бол үүнийг криптовалют олборлогчдод зориулж жижиг, харьцангуй энгийн микрочип үйлдвэрлэхэд ашигладаг. 2024 онд 3GAP нэрээр худалдаанд гарах энэхүү процессын зөвхөн хоёр дахь үеийг (хэдийгээр зарим эх сурвалж үүнийг 2 нм ангиллын процесс гэж нэрлэж болно гэж хэлж байна) илүү өргөн хүрээнд ашиглах төлөвтэй байна.
Энэ жил GAAFET транзисторуудыг (Intel түүний хэрэгжилтийг RibbonFET гэж нэрлэдэг) Intel-ийн үйлдвэрүүдэд Intel 20A болон 18A процессуудын нэг хэсэг болгон нийлүүлэх төлөвтэй байгаа бөгөөд үүнийг Сум нуур, Сарны нуурын системийн эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглах болно. Гэсэн хэдий ч, янз бүрийн салбарын цуу яриа нь анхны үйлдвэрлэлийн хэмжээ хязгаарлагдмал байж болохыг харуулж байна.
TSMC яах вэ? Тайваний компани GAAFET транзисторыг N2 процессдоо ашиглахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд энэ нь зөвхөн 2025 он гэхэд бүрэн бэлэн болно. Онолын хувьд Samsung, Intel-ээс хожуу, гэхдээ TSMC тодорхой процессын талаар ярих нь ихэвчлэн Apple-д зориулж ямар нэгэн зүйл үйлдвэрлэхэд бэлэн байна гэсэн үг юм. Nvidia, тиймээс практик дээр ялгаа нь хамаагүй бага байж болно.
Мөн уншина уу: Windows 11 Moment 5-д шинэ зүйл юу байна
Транзисторыг хэрхэн тэжээх өөрчлөлт.
Биднийг хүлээж буй хоёр дахь шинэлэг зүйл бол транзисторыг микрочипээр хэрхэн тэжээхтэй холбоотой юм. Одоогийн байдлаар микропроцессорыг үйлдвэрлэх үйл явц нь доороос дээш давхаргаар явагддаг. Доод талд нь транзисторууд баригдаж, дараа нь тэдгээрийн дээр харилцан холболтын сүлжээ баригдаж, дараа нь цахилгаан кабель нэмэгддэг. Ихэвчлэн араваас хорь гаруй давхарга байдаг бөгөөд давхарга өндөр байх тусам түүний элементүүд томордог.
Ирэх хэдэн жилийн хугацаанд стандарт нь транзисторуудын хооронд холболт үүсгэсний дараа цахиурын хавтанг эргүүлж, сийрэгжүүлж, цахилгааны шугамыг нөгөө талдаа өнгөлгөөтэй болгоно. Энэ нь транзисторууд нь бялууны суурь биш харин бургерт хийсэн патти шиг байх болно гэсэн үг юм.
Энэ нь микрочип үйлдвэрлэх үйл явцыг хэрхэн хүндрүүлэхийг төсөөлөхөд хялбар боловч анхны туршилтуудын дагуу Back Side Power Delivery Network (BSPDN) нь олон ашиг тусыг авчирдаг. Нэгдүгээрт, энэ аргын тусламжтайгаар транзисторуудыг бие биендээ ойртуулж болно. Хоёрдугаарт, давхаргын нийт тоо багасна. Гуравдугаарт, хамгийн дээд түвшний тэжээлийн эх үүсвэрээс транзистор хүртэлх холболтууд богино байх болно. Энэ нь эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж, тэжээлийн хүчдэлийг бууруулах боломжтой гэсэн үг юм. Энэхүү шийдлийг хэрэгжүүлэх тодорхой аргууд нь нарийн төвөгтэй байдал, боломжит давуу талуудаас хамаарч өөр өөр байж болох ч зах зээлийн бүх томоохон тоглогчид үүнийг ажиллах нь зүйтэй гэж үздэг.
Энэ жилийн сүүлээр бид Intel Process 20A (Intel үүнийг хэрэгжүүлэлтийг PowerVia гэж нэрлэдэг) дээр анх удаа BSPDN-ийг ажиллуулахыг харах болно. Энэхүү хурдацтай хөгжил нь Intel нь транзисторын геометрийг өөрчлөх, шинэ техник ашиглахаас үл хамааран энэ технологи дээр хэсэг хугацаанд ажиллаж байсантай холбоотой юм. Энэ нь тэд үүнийг ирээдүйн аливаа үйл явцад бодитоор нэгтгэх боломжтой болно гэсэн үг юм.
Samsung нь BSPDN арын цахилгаан дамжуулах сүлжээний процессын хувилбараа хэзээ ашиглаж эхлэх талаар албан ёсны мэдээлэл хараахан өгөөгүй байна. Нэг их мэдээ байхгүй, гэхдээ Intel энэ шийдлийг аль хэдийн туршиж байгааг бид мэднэ. Салбарын цуу яриа үүнийг 2 онд төлөвлөсөн SF2025 процесст эсвэл 2027 онд төлөвлөсөн дараагийн шатанд хэрэгжүүлэх боломжийг санал болгож байна.
TSMC мөн энэ тал дээр цаг заваа зарцуулж байгаа бөгөөд эхний туршилтууд нь ирээдүйтэй үр дүнг өгч байгаа ч зөвхөн 2 ба 2026 оны уулзварт хэрэгжүүлэхээр төлөвлөж буй N2027P процесст BSPDN-ийг нэвтрүүлэхээр төлөвлөж байна.
Мөн уншина уу: #MWC2024-ийн онцлох үйл явдлууд: Электроникийн ертөнцийн ирээдүйн алсын хараа
Хавтанд өртөх машиныг өөрчлөх
Рэйлигийн шалгуурыг дурдаагүй бол микропроцессорын үйлдвэрлэлийн талаар ноцтой яриа байхгүй. Цахиур ялтсуудыг ил гаргах үйл явцыг хэлдэг литографийн хувьд дараах томъёоны хэлбэрийг авна.
CD = k1 • λ / NA
Энгийнээр хэлбэл, цахиур хавтан дээрх гэрлийн нөлөөгөөр бий болох хамгийн жижиг элементийн хэмжээ нь гурван хүчин зүйлээс хамаарна гэсэн үг юм.
k1 - үйл явцын үр нөлөөг харуулсан практикт хэмжээсгүй коэффициент;
λ – өрөмийг гэрэлтүүлж буй гэрлийн долгионы урт;
NA - оптик системийн тоон нүх.
Олон жилийн турш транзисторын нягтыг нэмэгдүүлэх үндсэн арга нь аажмаар богино долгионы урттай гэрлийг ашиглах явдал байв. Бид хэдэн зуун нанометрийн долгионы уртаас эхэлж, 193 нм долгионы урттай гэрлийг ашиглахад харьцангуй хурдан шилжсэн бөгөөд хагас дамжуулагч литографи тооцоолж байснаас хамаагүй удаан гацсан. Олон жилийн судалгаа, саатал, олон тэрбум доллар зарцуулсны дараа 2019 онд ASML-ийн хэт ягаан туяаны литограф (EUV) машинууд эцэст нь зах зээлд гарч ирэв. Эдгээр нь ойролцоогоор 13.5 нм долгионы урттай EUV гэрлийг ашигладаг бөгөөд одоо бүх дэвшилтэт хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдэд ашиглагдаж байна. Гэсэн хэдий ч, энэ нь дээр дурдсан томъёонд λ-ийг багасгаж болох сүүлчийн тохиолдол байж магадгүй юм.
Тийм учраас бид солигдсон НА-тай тоглох хэрэгтэй болно. NA-г камерын линзний диафрагм гэж үзэж болно. Энэ хэмжээсгүй тоо нь оптик систем хэр их гэрэл цуглуулдагийг тодорхойлдог. Литографийн машинуудын хувьд энэ нь (дээр дурдсан томъёоны дагуу) хэрэв бид жижиг, жижиг шинж чанарыг бий болгохыг хүсвэл NA нь илүү өндөр байх ёстой гэсэн үг юм. Одоогоор ашиглагдаж байгаа ASML машинуудын NA нь 0.33 байна. Дараагийн алхам бол өндөр тоон диафрагмын оптик системтэй машинууд бөгөөд NA нь 0.55 байна.
Энэ нь энгийн сонсогдож байгаа ч энэ бизнест амар зүйл байдаггүй. Энэ нь High-NA машинууд өмнөх үеийнхээсээ хамаагүй том бөгөөд хоёр дахин илүү үнэтэй (ойролцоогоор 400 сая доллартай харьцуулахад 150 сая доллар), харин дамжуулах чадвар багатай байгаа нь хамгийн сайн нотолгоо юм. Тиймээс, энэ нь хамгийн дэвшилтэт процессоруудыг үйлдвэрлэх ирээдүй гэдгийг хүн бүр мэддэг ч үүнийг зайлшгүй шаардлагатай муу зүйл гэж үздэг.
Intel нь High-NA EUV машинуудын хэрэглээг хамгийн хурдан нэвтрүүлсэн. Америкийн компани энэ төрлийн анхны боломжтой машиныг аль хэдийн худалдаж авсан бөгөөд одоогоор Орегон дахь байгууламжуудынхаа нэгэнд суурилуулж байна. Нэмж дурдахад, Intel энэ онд үйлдвэрлэсэн ихэнх машинуудыг худалдаж авахаар төлөвлөж байна. Хөгжүүлэгчид 14 эсвэл 2026 онд (хэрэв бүх зүйл төлөвлөгөөний дагуу явбал) дебютээ хийхээр төлөвлөж буй 2027A процесст High-NA litography-ийг өргөн хүрээнд ашиглахаар төлөвлөж байгаа нь мэдэгдэж байна.
Үүний зэрэгцээ Samsung болон TSMC нь 1 он гэхэд 2030 нм технологийн зангилаа хэрэгжиж эхлэх хүртэл энэ төхөөрөмжийг ашиглах эдийн засгийн ач холбогдлын талаар эргэлзэхгүй байгаа бөгөөд үүний оронд тэд янз бүрийн заль мэх, үйл явцын сайжруулалтуудаар дамжуулан өөрсдийн эзэмшиж буй EUV машинуудаас бүх ашиг тусыг нь авахыг зорьж байна.
Мөн уншина уу: Тайвань, Хятад, АНУ технологийн ноёрхлын төлөө хэрхэн тэмцэж байна вэ: агуу чипний дайн
3D хэлбэрт шилжих
Одоогоор бид тодорхой төлөвлөгөө гэхээсээ илүү тодорхойгүй ирээдүй, судалгааны ажил, ерөнхий таамаглалын хүрээнд орж байна. Гэсэн хэдий ч X, Y тэнхлэгийн дагуу масштаблах нь хязгаартаа ойртож байгаа тул транзисторуудыг давхарлан байрлуулах цаг ирнэ гэдэгт олон нийт нэгдсэн байна. Одоогийн байдлаар P ба N хэлбэрийн транзисторууд бие биенийхээ хажууд байрладаг. Зорилго нь N төрлийн транзисторуудыг P төрлийн транзисторуудын дээр байрлуулах бөгөөд ингэснээр CFETs (Нэмэлт FETs) гэгддэг транзисторуудын "сэндвич" -ийг бий болгох явдал юм. Энэхүү бүтээн байгуулалтад хүрэхийн тулд хоёр үндсэн аргыг судалж байна: цул, бүхэл бүтэн бүтэц нь нэг хавтан дээр баригдсан ба дараалсан, N ба P төрлийн транзисторыг бие биентэйгээ "холбогдсон" тусдаа хавтан дээр үйлдвэрлэдэг.
Мэргэжилтнүүдийн тооцоолсноор микропроцессорын үйлдвэрлэлийн зах зээл 2032-2034 онуудад гурав дахь хэмжээс рүү орно. Одоогийн байдлаар Intel болон TSMC компаниуд энэ технологийг хэрэгжүүлэх тал дээр идэвхтэй ажиллаж байгаа нь мэдэгдэж байгаа боловч Samsung энэ шийдлийг ашиглах нь асар их ашиг тустай тул сул зогсохгүй байх магадлалтай.
Мөн уншина уу: Neuralink Телепати чип: энэ юу вэ, энэ нь хэрхэн ажилладаг
"Хоёр хэмжээст" рүү шилжих
Чипний үйлдвэрлэлийн дэлхийн тэргүүлэгчдийн шийдвэрлэх гэж оролдож буй өөр нэг асуудал бол цахиурын хомсдолтой байгаа явдал юм. Энэ элемент нь бидэнд хэдэн арван жилийн турш үнэнчээр үйлчилж ирсэн боловч хязгаарлагдмал нийлүүлэлт нь жижиг, хурдан транзисторуудыг үргэлжлүүлэн үйлдвэрлэхэд саад болж байна. Тиймээс транзисторын суваг дахь цахиурыг орлож чадах хоёр хэмжээст материал гэгдэх судалгаа дэлхий даяар үргэлжилж байна. Эдгээр материалууд нь хэдхэн атом эсвэл бүр нэг атомын зузаантай тул ийм зузаантай цахиурын хагас дамжуулагчдад хүрэх боломжгүй цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөнийг хангадаг.
Графен нь хоёр хэмжээст материалын хувьд хагас дамжуулагч эд анги үйлдвэрлэх зэрэг олон боломжит хэрэглээтэй. Гэсэн хэдий ч үүнийг чип үйлдвэрлэлд ашиглах нь техникийн тодорхой бэрхшээлүүд, ялангуяа зурвасын зай байхгүйн улмаас нэмэлт судалгаа, боловсруулалтыг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч Шилжилт Metal MoS2 ба WSe2 зэрэг дихалкогенидууд (TMDs) нь электроникийн өвөрмөц шинж чанараараа хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд илүү ирээдүйтэй байдаг. Энэ чиглэлээр Intel болон TSMC-ийн хийж буй судалгаа нь ойрын арван жилд томоохон нээлт, шинэ технологийг хөгжүүлэхэд хүргэж болзошгүй юм.
Мөн уншина уу: Midjourney V6: AI-ийн дараагийн үеийн тухай
Сонирхолтой үеүүд хүлээж байна
Дүгнэж хэлэхэд ойрын хэдэн жил хагас дамжуулагчийн салбарт инноваци, хувьсгалаар дүүрэн байх болно. Дээр дурдсан шинэлэг зүйлүүд нь энэ сэдвийг бүр ч барахгүй, учир нь бид компьютерийн литограф, чип хөгжүүлэлт, Шилэн процессор руу шилжих боломжийн талаар юу ч дурдаагүй. Мөн бид санах ойн үйлдвэрлэлийн ахиц дэвшлийн талаар яриагүй.
Өрсөлдөгчид бүтэлгүйтэх магадлал өндөр байдаг тул ийм чухал мөчүүд технологийн хувьд хамгийн тохиромжтой гэдгийг хүн бүр мэддэг. Intel нь дараагийн хагас дамжуулагч инновацийг өрсөлдөгчдөөсөө илүү хурдан санал болгох чадвараараа компанийнхаа ирээдүйг хүртэл тооцоолсон. АНУ-ын засгийн газар ч гэсэн дэвшилтэт чип үйлдвэрлэлийг Хойд Америкт буцаан авчрах сонирхолтой байгаа тул Intel-ийн бүтээн байгуулалтад олон тэрбум долларын хөрөнгө оруулалт хийж байна. Гэсэн хэдий ч чипийн татаас нь зөвхөн америкчуудын сонирхлын асуудал биш юм. Солонгос, Тайванийн засгийн газрууд ирээдүйн үе хэчнээн чухал болохыг, мөн эдгээр улсын ирээдүй шинэ технологиос хэр их хамааралтай болохыг мэдэхийн сацуу Samsung болон TSMC-д өгөөмөр урамшуулал олгодог. Бусад шалтгааны дотроос энэ нь тэдний ард Хятад байгаа бөгөөд энэ нь хагас дамжуулагчийн судалгаа, хөгжүүлэлт, үйлдвэрлэлд асар их хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийж байгаатай холбоотой боловч энэ нь өөр нийтлэлийн сэдэв юм.
Мөн уншина уу:
