V poslední době se kolem polovodičové výroby Samsungu shlukují spíš negativní zprávy o zpožděních, a také se má obecně za to, že jeho procesy nemají tak dobré parametry, jako „stejněnanometrové“ procesy od TSMC. Jenže i tak je asi Samsung světovou dvojkou v nejpokročilejších procesech mezi „Foundry“ výrobci. Teď firma oznámila 2nm výrobu, která má v továrnách této firmy běžet za čtyři roky, dva nebo tři roky po rozjezdu 3nm technologie.
Poslední roadmapy, které jsme od Samsungu měli, končily 3nm technologií. Výroba na 3nm procesu 3GAE má začít příští rok (což bylo zpoždění proti dříve plánovanému roku 2021, dané částečně i vlivy pandemie koronaviru).
Jenže není jisté, zda nenastane scénář, že by proces 3GAE (3nm GAAFET Early) nemusel být moc široce nasazen a mohl by zůstat víceméně zkušební technologií, která se do produktů možná dostane jen v nějakých čipech Exynos. Ve vlastním produktu si Samsung může dovolit špatnou výtěžnost nebo parametry, které by externí zákazník neakceptoval.
Roadmapy ukázané Samsungem letos v létě totiž ukazovaly až druhou generaci procesu, 3GAP (3nm GAAFET Plus), která však přijde až v roce 2023. Na druhou stranu nyní Samsung zase tvrdí, že i proces 3GAA bude připravený pro zákazníky, a bude to již v roce 2022. Uvidíme tedy, jak se situace vyvrbí.
2nm proces
Nyní ale Samsung každopádně potvrdil, že na 3nm stupni nemíní zůstat a bude v závodu pokračovat i dál na 2nm technologii. Tu v roadmapě doteď oficiálně neměl (ovšem výzkum a vývoj určitě už probíhal) a přidává ji oficiálně nyní.
Zatím je tato technologie ovšem poměrně vzdálenou hudbou. Samsung uvádí, že se na ní budou vyrábět čipy v druhé polovině roku, což by bylo dva nebo tři roky od začátku výroby na 3nm procesu – podle toho, zda se reálně rozjede už v roce 2022 (ve formě 3GAE), nebo až v roce 2023 (3GAP). Ovšem ona druhá polovina roku 2025 už má představovat reálnou masovou výrobu produkčních čipů, nejen testovací „risk production“.
Samsung zatím bohužel parametry 2nm procesu neuvádí. Zatím tedy nemáme vůbec představu, jak moc posune hustotu tranzistorů a energetickou efektivitu, a jak bude tedy srovnatelný s konkurenčními technologiemi – 4nm, 3nm a 20Å procesem Intelu a 3nm a 2nm procesem TSMC.
Wafer obsahující 2nm čipy vyrobené IBM (Zdroj: IBM)Více: Průlom. IBM už vyrobilo první 2nm čip, na bázi nanodestičkových tranzistorů GAA-FET
Má to jít hladce, to nejhorší se odbude na 3 nm
Podle Samsungu by měl rozjezd 2nm technologie být relativně hladký a bez nějakých velkých problémů. Zde se samozřejmě dá namítnout, že čtyři roky dopředu se to snadno slibuje. Ovšem toto tvrzení má jistý faktický základ. Technologie 2nm procesu totiž nebude až zas tak průlomová, ale naopak bude svým způsobem evolucí. Samsung totiž chystá nasazení nového typu tranzistorů, tzv. GAAFETů (nebo také MBCFETů) používajících nanodestičky, už předtím na 3nm generaci. GAAFETy budou zásadní změna, u které se problémy dají čekat, a Samsung je bude muset vyřešit už při nasazování 3nm procesu, který tím může třeba utrpět na kvalitě nebo nabrat zpoždění – jak jsme asi vlastně už viděli.
Klasický planární tranzistor, 3D FinFET a GAAFET s branou ze všech čtyř stran. Samsung bude používat typ MBCFET používající nanodestičky, tedy úplně vpravo (Zdroj: Samsung)Více: Samsung odhaluje 3nm výrobní proces s novými tranzistory MBCFET. Už má funkční vzorky
Galerie: 3nm výrobní proces Samsungu 3GAE s tranzistory typu GAAFET/MBCFET
Ale lze se domnívat, že o dva roky později při náběhu 2nm procesu už díky bolesti absolvované na 3nm generaci budou GAAFETy zvládnuté a s nimi i ta největší výzva. Půjde tedy už jen o to, utáhnout další parametry, což by mělo být relativně snazší. Proto je skutečně celkem pravděpodobné, že 2nm proces se podaří uvést v realitu s menšími obtížemi, než ten 3nm.
V tomto kontextu je dobré říct, že TSMC chce GAAFETy nasadit až na svém 2nm procesu, zatímco ten 3nm pořád udělá bez nich. To mu nejspíš umožní mít 3nm technologii v nabídce dříve a s menšími obtížemi, ale pak to naopak firma bude mít těžší, když nové tranzistory bude nasazovat na ještě o kousek menší litografii. Toto by zase mohla být příležitost pro Samsung, jak proti většímu konkurentovi z Tchajwanu získat silnější pozici. Nicméně momentálně TSMC očekává nájezd 2nm procesu už v roce 2024, takže by i tak mohlo být první a opět Samsung nechat za sebou.
Dokonce i Intel plánuje nyní svůj 20ångströmový (čili 2nm) proces na rok 2024, takže by také mohl být napřed. Pokud ovšem se mu realita zase proti plánu neopozdí. I Intel bude poprvé nasazovat GAAFETy (pod označením RibbonFET) až na této 2nm technologii, jako TSMC, také tedy musí očekávat větší náročnost.
Zdroje: Samsung, Tom's Hardware
