Геометрическое масштабирование (1975-2002)
Уменьшение горизонтальных и вертикальных физических размеров совместно с улучшением производительность планарных транзисторов
Эквивалентное масштабирование (2003~2024)
Уменьшение только горизонтальных размеров совместно с введением новых материалов и новых физических эффектов. Новые вертикальные структуры заменяют планарные транзисторы.
3D масштабирование
Переход к полностью вертикальным структурам. Гетерогенная интеграция совместно с уменьшенным энергопотреблением станут основными направлениями в технологии полупроводников
Эволюция линий поставки
Революция в полупроводниковой промышленности произошла благодаря разработке персонального компьютера (PC), который был принят на вооружение потребителями, постоянно испытывающими различные потребности в новых продуктах. Это была беспрецедентная ситуация для данной отрасли, которая смогла удовлетворить эти требования благодаря объединению Intel, IBM, и Microsoft в качестве поставщика программного обеспечения. Модель цепочки поставок была полностью изменена с появлением iPhone и iPad в 2007 и 2010 годах соответственно, что показало, что системные интеграторы способны проектировать их продукция и чипы, за которыми последовало успешное литейное производство. С тех пор эта новая модель определяет развитие электронной промышленности.
Мобильные телефоны и ноутбуки с Wi-Fi были приняты на вооружение бизнесами, а также потребителями. Теперь в одном устройстве можно интегрировать все функциональные возможности.
Недавно, в 2020 году, из-за пандемии на рынке ПК и ноутбуков возобновился значительный рост. С другой стороны, наблюдался огромный рост - со 122 миллионов в 2007 году до 1,5 миллиардов смартфонов в 2017 году, с некоторым насыщением и впервые снижением в 2020 году (рисунок 6).
Рисунок 6. Продажи смартфонов за прошлое года
В последние десятилетия применение закона Мура было обусловлено уменьшением размеров, инновационной архитектурой печатных плат, более крупными матрицами и повышением производительности. Инструменты для литографии существенно совершенствовались каждые 2 года, пока не появились EUV (экстремальное ультрафиолетовое излучение), использующие
подсветку 13,5 нм, для оптимизации которой потребовалось много времени из-за недостатков источников питания. Они не могли обеспечить достаточно быструю экспозицию пластин, необходимую в экономических целях, чтобы избежать многократного облучения. В последние годы производители флэш-памяти использовали обходной путь, устанавливая более 100 ячеек памяти друг на друга для достижения высокой плотности без использования самых современных инструментов литографии — это решение еще не принято производителями логических устройств. Оборудование EUV было запущено в 2018 году в пилотном режиме с использованием источника питания мощностью более 100 Вт. Недавно на крупносерийные производственные линии было поставлено несколько десятков инструментов, способных обрабатывать линии и пространство с помощью одной экспозиции с шагом 36 нм, что соответствует узлу длиной волны 18 нм, если использовать правильное определение технологий. Однако, промышленность неправильно назвала это поколение технологий, используя маркировку 5 нм.
Нормализация номенклатуры техпроцессов Ранее, с 1992 года, техпроцессы определялись NTRS, ITRS и IRDS по самому плотному металлическому слою, который можно найти в любой интегральной схеме, что приводит к наименьшему шагу. Половина шага самого плотного металлического слоя была первоначальным определением техпроцесса, который до 1990-х годов соотносилось с длиной затвора устройств, что приводило к плотности и производительности при помощи одного числа. Каждое новое поколение технологий использовало размеры 70% от предыдущего.
При использовании 45-нм технологического процесса Intel достигла длины затвора в 25 нм на традиционном планарном транзисторе. На этом этапе масштабирование длины затвора фактически приостановилось; любое дальнейшее масштабирование длины затвора привело бы не желаемым результатам. После внедрения 32-нм технологического процесса, в то время как другие аспекты транзистора уменьшились, длина затвора была фактически увеличена.
С внедрением компанией Intel 22-нм технологии FinFET плотность транзисторов продолжала увеличиваться, в то время как длина затвора оставалась более или менее постоянной. Это связано со свойствами FinFET; например, эффективная длина канала зависит от новых параметров: fins (Weff = 2 * Hfin + Wfin). Из-за того, что транзистор сильно изменился по сравнению с тем, каким он был раньше, текущая схема именования потеряла всякий смысл.
К концу этого десятилетия некоторые компании анонсируют технологические узлы длиной менее 1 нм, что не имеет реального смысла. Чтобы названия отражали суть технологии, IRDS приняла определение узлов, связанное с NTRS и ITRS
Новое название техпроцесса имеет вид «GxxMyyTzz», где x, y, z – цифры, обозначающие соответственно G – шаг между затворами, M – шаг металлизации, T – количество уровней в стопках транзисторов.