कॉमन प्लेटफॉर्म टेक्नोलॉजी फोरम: 14nm और उससे कम पर चिप बनाना

कल मैंने कॉमन प्लेटफॉर्म टेक्नोलॉजी फोरम में भाग लिया, जहां आईबीएम, ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग ने भविष्य में चिप्स बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक प्रस्तुत की। यह समूह, मूल रूप से आईबीएम द्वारा अपनी चिप बनाने की तकनीकों को वितरित करने के लिए स्थापित किया गया था, अनिवार्य रूप से आईबीएम और उसके भागीदारों द्वारा बनाई गई एक बुनियादी प्रक्रिया लेता है, और फिर इसे उच्च मात्रा में निर्माण के लिए ग्लोबलफाउंड्री और सैमसंग में ले जाता है।



यहां हाइलाइट्स हैं:

14nm FinFET प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का विकास (3D- जैसे ट्रांजिस्टर बनाना) ट्रैक पर प्रतीत होता है, सबसे अधिक संभावना है कि 2014 में फाउंड्री का उत्पादन शुरू हो रहा है और उस उत्पादन पर आधारित उत्पाद 2015 तक प्रदर्शित होने की संभावना है। (Intel पहले से ही FinFETs को शिपिंग कर रहा है, जिसे वह कहता है) 22nm पर 'ट्राई-गेट' ट्रांजिस्टर, लेकिन इंटेल इस मायने में अलग है कि यह मुख्य रूप से इसका अपना ग्राहक है, एक ही मूल डिज़ाइन के साथ, और फ़ाउंड्रीज़ को ग्राहकों की एक विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करने की आवश्यकता है।) ध्यान दें कि इस प्रक्रिया का सामान्य प्लेटफ़ॉर्म संस्करण। , जैसा कि ग्लोबलफाउंड्रीज द्वारा पहले चर्चा की गई थी, फिनफेट तकनीक को 'फ्रंट-एंड' पर उसी 'बैक-एंड' के साथ जोड़ती है जो इसकी 20nm प्रक्रिया है।





जबकि सभी सहमत हैं कि भविष्य में कभी-कभी ईयूवी (चरम पराबैंगनी) लिथोग्राफी आवश्यक होगी, इसे विकसित होने और अपेक्षा से अधिक मुद्दों का सामना करने में अधिक समय लग रहा है। अब इसके 7nm उत्पादन तक या बाद में भी उपयोग किए जाने की संभावना नहीं है।

जहां कॉमन प्लेटफॉर्म समूह ने एक बार अपने प्रत्येक निर्माता से अपनी प्रक्रियाओं को समान बनाने की बात की थी ताकि ग्राहक एक से दूसरे में आसानी से माइग्रेट कर सकें, अब ध्यान एक कोर प्रोसेस टेक्नोलॉजी बनाने और फिर अलग-अलग फाउंड्री (ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग) को देने पर है। उन्हें अपने विशिष्ट ग्राहकों के लिए अनुकूलित करें।



20nm और 14nm उत्पादन में प्रवासन से प्रति ट्रांजिस्टर लागत में उतनी कमी नहीं आएगी, जितनी निर्माताओं ने नई प्रक्रिया नोड्स से अपेक्षा की है। (आमतौर पर, आपको प्रति नोड के दोगुने ट्रांजिस्टर मिलते हैं - मूर का नियम - लेकिन थोड़ी अधिक लागत पर।) लेकिन 20nm अधिक लागत जोड़ता है क्योंकि इसके लिए पहली बार लिथोग्राफी के 'डबल-पैटर्निंग' की आवश्यकता होगी, और 14nm नोड सामान्य प्लेटफार्म भागीदारों के बारे में बात कर रहे हैं वास्तव में एक पूर्ण हटना नहीं है, क्योंकि यह 20nm 'बैक-एंड' का उपयोग करता है। लेकिन अधिकारियों ने कहा कि वे 10nm की चाल में सामान्य अर्थशास्त्र पर वापस आने की उम्मीद करते हैं।

यहां कुछ विवरण दिए गए हैं:

आईबीएम माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के वीपी माइक कैडिगन ने इस बारे में बात की कि पिछले 10 वर्षों में कॉमन प्लेटफॉर्म कैसे विकसित हुआ है। यह फाउंड्री लीडर TSMC के लिए एक विकल्प बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए समूह से चला गया है जिसमें अब आईबीएम अनुसंधान और अन्य कंपनियों से आने वाली तकनीक के आधार पर नंबर दो और तीन फाउंड्री (ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग सेमीकंडक्टर) शामिल हैं। विशेष रूप से, उन्होंने अल्बानी, एनवाई में एक नई अर्धचालक अनुसंधान और विकास सुविधा की ओर इशारा किया, जिसे राज्य और भागीदारों के संयोजन में बनाया गया था, जहां आईबीएम अब ईयूवी विकसित करने जैसी परियोजनाओं पर अपने शीर्ष पांच उपकरण आपूर्तिकर्ताओं के साथ काम कर रहा है।

माइक कैडिगन सीपीटीएफ 2013

आईपैड एयर 2 बंपर केस

कैडिगन (ऊपर) ने अगली पीढ़ी की तकनीक में जाने की कठिनाई का संकेत दिया। उन्होंने कहा, 'हम सभी ट्रेडमिल पर हैं,' लेकिन उन्होंने सुझाव दिया कि कॉमन प्लेटफॉर्म मॉडल अपने सदस्यों को सदस्यों और उनके भागीदारों द्वारा किए गए काम का लाभ उठाने की क्षमता देता है।

उन्होंने कहा, 'हमारा उद्योग समाज के लिए महत्वपूर्ण है,' यह देखते हुए कि कैसे सिलिकॉन स्मार्टफोन से लेकर सेल्फ-ड्राइविंग कारों से लेकर नई स्वास्थ्य सेवा तक सब कुछ चला रहा है।

बाद में, एक सवाल-जवाब सत्र में, उन्होंने कहा कि कॉमन प्लेटफॉर्म समूह के काम करने के तरीके में महत्वपूर्ण बदलाव हुए हैं। पिछली प्रक्रिया में आईबीएम ने बुनियादी तकनीक का निर्माण किया और इसे अपने ईस्ट फिशकिल मैन्युफैक्चरिंग प्लांट में काम करने के लिए लगाया, फिर पूरी प्रक्रिया को अपने भागीदारों को सौंप दिया। अब, उन्होंने कहा, एक बार आईबीएम के पास बुनियादी तकनीक काम करने के बाद, यह सीधे ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग के पास जाती है, जिससे बाजार में तेजी आती है।

आईबीएम का कहना है कि चिप बनाने में बड़ी रुकावटें आ रही हैं

आईबीएम सेमीकंडक्टर रिसर्च एंड डेवलपमेंट सेंटर के उपाध्यक्ष गैरी पैटन ने आने वाले वर्षों में चिप निर्माताओं के सामने आने वाली चुनौतियों पर चर्चा करते हुए, प्रौद्योगिकी में गहरा गोता लगाया।

सेब घड़ी श्रृंखला 6 तस्वीरें

गैरी पैटन सीपीटीएफ 2013

पैटन (ऊपर) ने कहा, 'हम एक असंतोष पर हैं, चिप बनाने में एक बड़ा बदलाव आया है। उन्होंने कहा कि यह पहली बार नहीं है जब उद्योग ने इस तरह के मुद्दों को देखा है और न ही यह आखिरी होगा। उद्योग प्लानर सीएमओएस और गेट ऑक्साइड की भौतिक सीमा तक पहुंच गया, इसलिए इसे तनावपूर्ण सिलिकॉन और उच्च-के/मेटल गेट सामग्री में स्थानांतरित करना पड़ा। अब, उन्होंने कहा, हम प्लानर उपकरणों की सीमा पर हैं, इसलिए हमें स्वयं ट्रांजिस्टर (यानी, फिनफेट) और चिप स्टैकिंग जैसी अवधारणाओं का उपयोग करके पैकेजिंग में '3 डी युग' में संक्रमण की आवश्यकता है। अगले दशक में, उन्होंने कहा, हम परमाणु आयामों की सीमा तक पहुंच जाएंगे और हमें सिलिकॉन नैनोवायर, कार्बन नैनोट्यूब और फोटोनिक्स जैसी प्रौद्योगिकियों में जाने की आवश्यकता होगी।

यह सब काम करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि फाउंड्री अब केवल निर्माण कंपनियों के रूप में कार्य न करें, बल्कि अपने ग्राहकों और उपकरण आपूर्तिकर्ताओं के साथ एक डिजाइन/प्रौद्योगिकी 'सह-अनुकूलन' में काम करें, जिसमें प्रक्रिया 'वर्चुअल आईडीएम' की तरह काम करती है। ' (एकीकृत डिवाइस निर्माता)।

पैटन ने यॉर्कटाउन, अल्माडेन और ज्यूरिख में आईबीएम की शोध सुविधाओं के बारे में बात करते हुए निरंतर शोध की आवश्यकता पर बात की और लगातार बीसवें वर्ष के लिए आईबीएम को सबसे अधिक पेटेंट दिए गए। उन्होंने भागीदारों के महत्व के बारे में भी बात की, विशेष रूप से अल्बानी नैनोटेक रिसर्च फैसिलिटी की ओर इशारा करते हुए, जिसे न्यू यॉर्क स्टेट और सनी/अल्बानी सीएनएसई के साथ साझेदारी में बनाया गया था, साथ ही सेमेटेक और कई सामग्री और उपकरण आपूर्तिकर्ताओं के साथ।

उनकी बहुत सी बातें ईयूवी के सामने आने वाली चुनौतियों पर केंद्रित थीं, जिसे उन्होंने 'लिथोग्राफी उद्योग के इतिहास में सबसे बड़ा बदलाव' कहा। उन्होंने कहा कि अगर ईयूवी 7एनएम पर जाने के लिए तैयार है, तो यह अन्य तकनीकों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करने वाले चिप्स और क्रिस्पर छवियों का उत्पादन करेगा। लेकिन बड़ी चुनौतियां हैं। शुरू करने के लिए, ईयूवी उपकरण में अब केवल 30-वाट बिजली स्रोत है और इसे लागत प्रभावी उत्पादन के लिए 250 वाट तक पहुंचने की आवश्यकता है। इसमें लगभग दस गुना सुधार की आवश्यकता होगी। एक अन्य समस्या ईयूवी मास्क पर दोष नियंत्रण से संबंधित है।

जैसा कि उन्होंने प्रक्रिया का वर्णन किया है, यह लगभग विज्ञान कथा की तरह लगता है: आप पिघले हुए टिन को 150 मील प्रति घंटे की रफ्तार से स्प्रे करके शुरू करते हैं, इसे वितरित करने के लिए एक पूर्व-नाड़ी में एक लेजर के साथ हिट करते हैं, एक प्लाज्मा बनाने के लिए दूसरे लेजर के साथ विस्फोट करते हैं, और फिर वास्तविक प्रकाश किरण बनाने के लिए दर्पणों से प्रकाश को उछालें और सुनिश्चित करें कि यह सही बिंदु पर वेफर से टकराता है। उन्होंने इसकी तुलना एक इंच के क्षेत्र में एक बेसबॉल को एक दिन में 10 अरब बार स्टैंड में ठीक उसी स्थान पर हिट करने की कोशिश के साथ की।

आईबीएम बाजार में ईयूवी को गति देने में मदद करने के लिए लिथोग्राफी निर्माता एएसएमएल और प्रकाश स्रोत निर्माता साइमर (जिसे एएसएमएल अधिग्रहण की प्रक्रिया में है) के साथ काम कर रहा है। अल्बानी में अनुसंधान सुविधा को 'उत्कृष्टता का केंद्र' बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है और आईबीएम अब अप्रैल तक वहां उपकरण प्राप्त करने की उम्मीद कर रहा है। पैटन ने कहा कि यह 14nm या 10nm उत्पादन के लिए तैयार नहीं होगा, लेकिन 7nm या बाद के संस्करण के लिए हो सकता है।

इस बीच, आईबीएम कई पैटर्निंग का उपयोग करके पैदावार में सुधार के साथ बहुत काम कर रहा है, जिसमें कई मास्क का उपयोग करना शामिल है। 20nm पर, इसमें डबल-पैटर्निंग शामिल है, जहां पैटर्न बनाने के लिए कई मास्क का उपयोग किया जाता है। लेकिन इसे कुशल बनाने के लिए बहुत सारे काम की आवश्यकता होती है, इसलिए आईबीएम टूल डिज़ाइन (ईडीए) विक्रेताओं के साथ काम कर रहा है, इसलिए चिप डिजाइनर एक मानक सेल डिज़ाइन प्रवाह ले सकते हैं या एक कस्टम प्रवाह बना सकते हैं, लेकिन फिर भी अधिक कुशल हो सकते हैं।

10nm पर, उन्होंने अन्य तकनीकों का उपयोग करने के बारे में बात की, जैसे कि साइडवॉल इमेज ट्रांसफर (SIT) और निर्देशित सेल्फ-असेंबली, जहां रसायन विज्ञान ट्रांजिस्टर के लेआउट में मदद करता है। यहां विचार यह है कि चौगुनी पैटर्निंग के बजाय, आप अभी भी डबल पैटर्निंग कर सकते हैं, जो बहुत कम खर्चीला होना चाहिए।

पैटन ने नए उपकरण संरचनाओं की आवश्यकता के बारे में बात करने में भी काफी समय बिताया। मौजूदा FinFETs प्रदर्शन और परिवर्तनशीलता के मुद्दों से संघर्ष करते हैं, और लेकिन IBM इन मुद्दों को सुधारने के लिए संकरे बैंड बनाने पर काम कर रहा है।

उन्होंने कहा कि 7nm और उससे आगे के लिए, नए उपकरण संरचनाओं की आवश्यकता होगी, जैसे कि सिलिकॉन नैनोवायर और कार्बन नैनोट्यूब। कार्बन नैनोट्यूब में शक्ति या प्रदर्शन में दस गुना सुधार की पेशकश करने की क्षमता है, लेकिन इसकी अपनी चुनौतियां हैं, जैसे कि अर्धचालक कार्बन नैनोट्यूब से धातु को अलग करने और इसे चिप पर सही जगह पर रखने की आवश्यकता है। आईबीएम ने हाल ही में घोषणा की थी कि उसके पास अब एक चिप पर 10,000 से अधिक काम कर रहे कार्बन नैनोट्यूब हैं।

रुचि का एक अन्य क्षेत्र इंटरकनेक्ट्स में सुधार कर रहा है, और पैटन ने कहा कि 4 एनएम और 8 एनएम के बीच, उद्योग नैनोफोटोनिक्स में स्थानांतरित हो जाएगा। उन्होंने आईबीएम के हाल ही में एक चिप के प्रदर्शन पर चर्चा की जो सिलिकॉन के साथ फोटोनिक्स को जोड़ती है।

अंततः, लक्ष्य एक ही चिप पर 3डी और फोटोनिक्स को एक साथ एकीकृत करना है। पैटन ने एक चिप के बारे में बात करते हुए निष्कर्ष निकाला कि वह तीन विमानों के साथ देखना चाहता है: एक तर्क के साथ लगभग 300 कोर; स्मृति के साथ दूसरा (30GB एम्बेडेड DRAM के साथ); और एक अन्य फोटोनिक विमान, एक ऑन-चिप ऑप्टिकल नेटवर्क प्रदान करता है।

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ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग ने 2014 में 14एनएम वेफर्स के पूर्ण उत्पादन का वादा किया है

ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग दोनों के प्रतिनिधियों ने इस बारे में बात की कि वे 14एनएम और फिनफेट में जाने की चुनौतियों का कैसे सामना कर रहे हैं।

ग्लोबलफाउंड्रीज के लिए मार्केटिंग, बिक्री, गुणवत्ता और डिजाइन के कार्यकारी उपाध्यक्ष माइक नूनन ने इस बारे में बात की कि कंपनी इस साल कम-शक्ति वाली 20nm प्रक्रिया कैसे पेश कर रही है। इसने अपनी 14XM प्रक्रिया की घोषणा पहले ही कर दी है, जो अधिक लागत प्रभावी बैक-एंड के साथ 14nm FinFETs का उपयोग करती है। उन्होंने कहा कि ग्लोबलफाउंड्रीज को इस साल 14 एनएम उत्पादन की उम्मीद है, 2014 की पहली छमाही में 14 एक्सएम प्रक्रिया के पूर्ण उत्पादन के साथ।

माइक नूनन सीपीटीएफ 2013

अन्य बातों के अलावा, नूनन (उपरोक्त) ने 14XM पर साझेदारी के बारे में बात की, जिसमें डिज़ाइन टूल पर Synopsys के साथ काम करना, इंटरकनेक्ट के लिए Rambus और अपने Artisan भौतिक IP के साथ ARM शामिल हैं। उन्होंने कहा कि ड्यूल-कोर कोर्टेक्स-ए9 फाउंड्री की 28SLP प्रक्रिया की तुलना में 14XM पर 62 प्रतिशत बिजली की कमी या 61 प्रतिशत प्रदर्शन में सुधार दिखाता है।

आगे की ओर देखते हुए, Globalfoundries माल्टा, NY में अपने Fab 8 का विस्तार कर रही है, और 2015 की दूसरी छमाही में 10nm (10XM) का पूर्ण उत्पादन होने की उम्मीद है।

इंटरनेट के बिना Spotify काम करता है

के.एच. किम, सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स के कार्यकारी उपाध्यक्ष, जो सैमसंग के फाउंड्री संचालन के प्रमुख हैं, ने कहा कि उद्योग में बहुत से लोग कॉमन प्लेटफॉर्म एलायंस के हाई-के / मेटल गेट निर्माण के लिए 'गेट-फर्स्ट' दृष्टिकोण पर संदेह कर रहे थे, लेकिन यह था ' कंपनी को मोबाइल प्रोसेसर के लिए बैटरी जीवन और प्रदर्शन बढ़ाने में मदद करने में वास्तव में सफल'।

केएच किम सीपीटीएफ 2013

कंपनी 14nm FinFET तकनीक की पेशकश करने के लिए तैयार है, क्योंकि सब-20nm प्लानर प्रौद्योगिकियां स्वीकार्य प्रदर्शन नहीं दे सकती हैं। किम (उपरोक्त) ने कहा कि फिनफेट प्रौद्योगिकियों के साथ तीन मुख्य चुनौतियां हैं: प्रक्रिया भिन्नता, चैनल चौड़ाई के मुद्दों, और 3 डी मॉडलिंग और निष्कर्षण से निपटना। लेकिन आईबीएम, सैमसंग और ग्लोबलफाउंड्रीज के बीच, सैमसंग के पास 3डी तकनीक में पेटेंट और प्रकाशनों की सबसे बड़ी संख्या है और इस तरह कॉमन प्लेटफॉर्म समूह ने इन चुनौतियों का समाधान किया है।

विशेष रूप से, किम ने भिन्नता और परजीवी प्रतिरोध को संबोधित करने के लिए एक 'आईएसडीए प्रक्रिया विकास' के बारे में बात की; यूसी बर्कले, सीएमजी और टूल वेंडर सिनॉप्सिस, कैडेंस और मेंटर ग्राफिक्स के साथ काम करके एक विकास किट बनाना; और ARM, Synopsys, और Analog Bits से IP लाइसेंस देना, ताकि चिप डिज़ाइन के लिए 14nm सिस्टम-ऑन-चिप डिज़ाइन बनाना आसान हो सके।

एआरएम और कैडेंस के साथ काम करते हुए, उन्होंने कहा कि सैमसंग ने फिनफेट के साथ पहला कॉर्टेक्स-ए 7 डिज़ाइन बनाया है, और अपने ग्राहकों को फिनफेट पेश करने के लिए तैयार है। यह वर्ष मुख्य रूप से सत्यापन और डिजाइन के लिए एक वर्ष है, किम ने कहा, अगले साल पूर्ण उत्पादन आने वाला है। उन्होंने यह भी नोट किया कि सैमसंग के पास वर्तमान में दो फाउंड्री हैं, कोरिया में S1 और ऑस्टिन, टेक्सास में S2। यह 20nm और 14nm उत्पादन के उद्देश्य से कोरिया में एक नया फैब बना रहा है, जिसे 2014 के अंत या 2015 की शुरुआत में संचालन शुरू करने की उम्मीद है।

एक प्रश्न-उत्तर सत्र में, कैडिगन ने चिप के उत्पादन के लिए 450 मिमी वेफर्स में जाने के मुद्दों को संबोधित किया, जबकि 300 मिमी वेफर्स की तुलना में जो अब आम हैं। उन्होंने अल्बानी, एनवाई में 450 मिमी प्रौद्योगिकी विकसित करने वाले एक नए संघ का उल्लेख किया, और कहा कि समय अभी भी हवा में है, उन्हें उम्मीद है कि 450 मिमी का उद्योग अपनाना 'इस दशक के उत्तरार्ध की ओर' होगा। उन्होंने कहा कि उन्हें उम्मीद है कि ईयूवी पहले 350 मिमी और उसके तुरंत बाद 450 मिमी में बाजार में आएगा।

नूनन ने चिप बनाने को 'मानव जाति के इतिहास में सबसे जटिल व्यवसाय' कहकर उस सत्र का समापन किया और यह स्पष्ट है कि इसमें अद्भुत प्रौद्योगिकी सफलताओं की एक श्रृंखला शामिल है।

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