Ende Dezember gab Apple seine erste Bestellung für 3-nm-Chips bei TSMC auf. Das Unternehmen verwendet diese Chips für neue Geräte, die 2022 erhältlich sein werden.
Neulich wurde jedoch bekannt, dass die Entwicklung des technischen Prozesses in Gefahr ist - sowohl Samsung als auch TSMC haben Probleme mit den neuen Chips. Wir sprechen über die Herstellung von FinFET GAA 3nm Mikroschaltungen.
Was ist passiert?
In der chinesischen Ausgabe von IT Home heißt es, beide Unternehmen würden die kommerzielle Einführung der neuen Chips verschieben. Die Site erhielt diese Informationen von Analysten der taiwanesischen Digitimes.
Nach neuen Informationen trat das Problem im Stadium der Fertigstellung der Technologie von Feldeffekttransistoren mit mehreren Gattern (Fin-Feldeffekttransistor, FinFET) auf eine neue Technologie mit Ring-Gates (Gate-All-Around, FinFET GAA) auf. Es ist der Schlüssel für den Übergang von der 5-nm- zur 3-nm-Prozesstechnologie. Diese Technologie ist zu einem Engpass für den gesamten Prozess der Herstellung neuer Chips geworden.
Experten zufolge geben diese Schwierigkeiten Intel eine Chance, die Zeit hat, auf einen neuen technischen Prozess umzusteigen. Das Unternehmen arbeitet jetzt mit 10-nm-Chips, und jetzt hat es Zeit, 5-nm- und dann möglicherweise 3-nm-Chips zu produzieren.
Was war der Plan?
Ohne das Problem hätte TSMC die Zertifizierung des neuen technischen Prozesses abgeschlossen und die Testproduktion bis Ende 2021 gestartet. Der Chip sollte ab der zweiten Hälfte des Jahres 2022 an die Massen gehen. Es wird berichtet, dass die Chips in den Phase-3-Produktionslinien des Fab 18 hergestellt werden sollten. Darüber hinaus wollte das Unternehmen 4-nm-Chips einführen.
Bei Samsung sollte das südkoreanische Unternehmen unmittelbar nach der Veröffentlichung von 5-nm-Elementen mit der Entwicklung von 3-nm-Chips beginnen. Das neue technische Verfahren ermöglicht eine Steigerung der Leistung von Chips um 10-15% bei gleichzeitiger Steigerung der Energieeffizienz um 20-25%. Aufgrund der Coronavirus-Pandemie wurden die Pläne von 2021 auf 2022 verschoben.
Beide Unternehmen wollten die wissenschaftliche und technische Forschung abschließen, die Technologie zertifizieren und den Prozess der kommerziellen Herstellung von Chips ohne Probleme einleiten. Gleichzeitig wurde viel Geld in die Entwicklung des technischen Prozesses investiert. Dieselbe TSMC hat laut dem Leiter der Firma Liu Deyin mehrere zehn Milliarden US-Dollar investiert.
Bei der 5-nm-Prozesstechnologie ist hier alles in Ordnung. Das gleiche TMSC sogar baut eine Chipfabrik in den USA. Es ist geplant, 300 qualifizierte Ingenieure zur Weiterbildung dorthin zu schicken.
Kunden werden auch Probleme haben
Apple, das oben erwähnt wurde, hat vor einigen Wochen Aufträge für die Herstellung von Prozessoren der A- und M-Serie gemäß den Normen der 3-nm-Prozesstechnologie erteilt. TSMC wollte auf 3-nm-Prozessoren übertragen, die für die teuersten und produktivsten Apple-Computer vorgesehen sind. Nach dem Start der Produktion plante TSMC, bis zu 600.000 3-nm-Chips pro Jahr zu produzieren.
Wenn Pläne verschoben werden müssen, wird Apple die Einführung neuer Geräte - Tablets und Laptops - verschieben. Zu den Kunden von TSMC zählen neben Apple auch das chinesische Unternehmen Huawei und MediaTek sowie das amerikanische AMD, die keine eigenen Fabriken haben, ganz zu schweigen von Qualcomm.
Es gibt aber auch eine 2-nm-Prozesstechnologie
Ja, Unternehmen, die Chips herstellen, entwickeln parallel verschiedene Technologien. Dieselbe TSMC arbeitet derzeit an 4-nm-, 3-nm- und 2-nm-Prozesstechnologie.
TSMC kündigte bereits Mitte 2020 die Einführung einer Funktionsschaltung zur Herstellung von Transistoren mit GAAFET-Technologie an. Zwar wird jetzt nur noch an Chipelementen gearbeitet. Die volle Produktion wird zwischen 2023 und 2024 gestartet, wenn während der Arbeiten keine Probleme auftreten.
Die GAAFET-Technologie ist genau der Engpass in den Plänen. Derzeit verwendete Feldeffekttransistoren vom Typ "fin" mit vertikal angeordneten Kanälen. GAAFET ist ein horizontaler Feldeffekttransistor mit einem kreisförmigen Gate.
Das Gate umgab den Kanal auf allen Seiten, während das Gate in früheren Technologien den Kanal auf drei von vier Seiten umgab, was zu einem Anstieg der Leckströme führte. GAAFET hat kein solches Problem.
Nicht nur Technologie, sondern auch Personal
Wie berichtet , im Herbst, Gesichter TSMC mehr als technologische Probleme. China ist auf der Suche nach qualifizierten Spezialisten, Experten in der Chipentwicklungsbranche. Das heißt, das Himmlische Reich lockt Ingenieure zu sich selbst und bietet ihnen Gehälter, die um das 2-3-fache erhöht wurden.
Derzeit sind zwei chinesische Unternehmen auf der Suche nach wertvollem Personal: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) und Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co. (HSMC). Sie haben es bereits geschafft, über hundert Mitarbeiter zu locken, indem sie ihnen ein Angebot gemacht haben, das sie nicht ablehnen.
Im Allgemeinen sind Jagd- und Verlockungsspezialisten in der IT-Branche üblich. Für TSMC ist dies jedoch ein Problem, da das Unternehmen nicht viele Fachkräfte beschäftigt, die in der Lage sind, neue Chips zu entwickeln. Ja, TSMC beschäftigt ungefähr 6.000 Ingenieure, aber nur 150 von ihnen sind Doktoranden. Und in nur einer Woche lockten die Chinesen zwei Drittel des wertvollen Personals von TSMC.
Das Management des taiwanesischen Chipherstellers weiß genau, was dies alles für das Unternehmen bedeutet. Daher ergreift TSMC dringend Maßnahmen, um die Bedrohung zu beseitigen. Insbesondere war es Ausrüstungslieferanten untersagt, technologische Lösungen mit chinesischen Partnern zu teilen, die im Auftrag des Unternehmens entwickelt wurden. Außerdem begannen sie, die Löhne für Ingenieure zu erhöhen, damit die Bedingungen in China für sie nicht zu attraktiv waren.
Sind diese Maßnahmen hilfreich? Unbekannt. Es kann aber durchaus sein, dass die Verzögerung bei der 3-nm-Prozesstechnologie genau durch das Problem mit den Frames verursacht wird. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist weit von Null entfernt.
