Chipfabrikanten presenteren details rond 7nm-technologie

Abonneer je gratis op Techzine!

Hoewel we steeds dichterbij de fysieke limieten van chips beginnen te komen, is de concurrentie in chipproductie groter dan ooit. Concurrentie betekent echter ook innovatie en dat is duidelijk te zien rond de productie van 7nm-chips. De chipfabrikanten kiezen voor verschillende strategieën om dit mogelijk te maken. Tijdens een conferentie voor chipfabrikanten, IEDM, deden ze hun plannen uit de doeken en werd duidelijk dat TSMC als eerste een poging zal gaan wagen.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) maakte bekend dat het een eerste 256MB SRAM-module heeft geproduceerd op 7nm. Het produceren van chips op 7nm zal volgens TSMC ervoor zorgen dat er 40 procent hogere prestaties gehaald kunnen worden tegen 65 procent minder stroomverbruik vergelijken tot de huidige 16nm-chip van het bedrijf. Dat zijn cijfers om trots op te zijn, want de verbeteringen zijn daarmee zeer hoog. Om de 7nm-chips te produceren gebruikt TSMC de laatste versie van de 3D FinFet-transistors.

Op dit moment kan het SRAM-chips produceren op 7nm met yields van de rond de 50 procent, voor andere chips liggen de yields nog veel lager. Die zullen beter moeten worden voordat TSMC in staat is de chips in massaproductie te nemen. TSMC kiest ervoor om de 7nm-chips te produceren op de huidige lithografiemachines die ze al in huis hebben. Daardoor zal het nog een hele klus worden om de yields goed te krijgen.

De concurrentie voor TSMC komt uit de hoek van Globalfoundries, IBM en Samsung Electronics, die drie partijen hebben hun ontwikkeling van nieuwe chiptechnologieën gebundeld in een alliantie. Bij die drie merken kan dan ook op exact dezelfde manier een chip worden geproduceerd, dit zorgt ervoor dat er veel meer productiecapaciteit in de markt beschikbaar komt. De alliantie kiest echter weliswaar voor de ontwikkeling van nieuwe 7nm-chips, maar zal niet de huidige lithografiemachines hiervoor gebruiken, maar er komen nieuwe machines die gebruik maken van extreem ultra violet licht. Deze machines zijn echter nog in ontwikkeling en kunnen pas in 2018 of 2019 in gebruik worden genomen voor massaproductie. Het Nederlandse ASML maakt deze machines en is nu in de afrondende fase van de ontwikkeling  van deze machine, daarna moet het bedrijf de machines in productie gaan nemen om ze uiteindelijk bij de alliantie te leveren.

Als TSMC erin slaagt om de yields goed te krijgen kan het in theorie twee jaar voorsprong hebben op de alliantie, die gaan waarschijnlijk vol inzetten op de 10nm-chips, omdat ze die nog wel op hun huidige machines kunnen produceren. Zodra de alliantie de 7nm-chips kan produceren met extreem ultra violet licht zal TSMC waarschijnlijk het onderspit delven in chipkwaliteit, maar ook in prestaties en stroomverbruik. Uiteindelijk zal TSMC ook moeten overstappen op de nieuwe machines, maar het bedrijf doet dat wellicht pas vanaf een procedé kleiner dan 7nm.

Intel is de grote afwezige in dit verhaal, zij hebben nog niets aangekondigd voor 7nm-chips. Intel heeft besloten om de 10nm-chips nog even uit te stellen tot eind 2017, in de tussentijd komt er een extra generatie op 14nm genaamd Kaby Lake. Daarna moet Kaby Lake volgen op 10nm, men gaat er op dit moment vanuit dat Intel met al zijn ervaring in staat is om ongeveer dezelfde prestaties te leveren met de 10nm-chips in vergelijking tot de 7nm-chips van andere fabrikanten. Of dat zo is moet de praktijk straks gaan uitwijzen, wel is het gat tussen mobiele chips en de x86-chips van Intel steeds kleiner aan het worden.