TechInsights, авторитетная исследовательская компания в области микроэлектроники, изучила новейший процессор Huawei HiSilicon Kirin 9030 и обнаружила, что он был изготовлен с использованием технологии N+3 — самого передового производственного процесса, который предлагает китайская Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC). Хотя TechInsights утверждает, что N+3 от SMIC является шагом к 5 нм, он отстает от технологий производства класса 5 нм от ведущих производителей чипов.
HiSilicon Kirin 9030 и Kirin 9030 Pro от Huawei — это новейшие системы на кристалле (SoC), которые используются в смартфонах серии Mate 80. Сообщается, что обычная версия имеет 12 ядер, тогда как Pro-версия оснащена 14 ядрами. Таким образом, обе SoC превосходят восьмиядерный Kirin 9000 от Huawei 2020 года (произведенный TSMC с использованием технологии класса 5 нм) по количеству ядер, что позволяет предположить, что компания нашла способ уместить больше ядер без значительного увеличения энергопотребления, что явно указывает на новый производственный процесс.
Действительно, структурный и размерный анализ TechInsights подтверждает, что Kirin 9030 изготовлен с использованием производственной технологии N+3 от SMIC. Тем не менее, по оценкам SemiAnalysis, N+3 от SMIC — это не производственный процесс класса 5 нм, как можно было бы подумать, а нечто, находящееся между 7 нм и 5 нм, и поэтому не являющееся настоящим скачком поколений. Это по-прежнему означает, что SMIC удалось продвинуть свою самую передовую производственную технологию за пределы N+1 (7-нм класс 1-го поколения), а затем N+2 (7-нм класс 2-го поколения), используя оборудование, приобретенное до 2022 года, а также некоторые отечественные инструменты.
«Kirin 9030 производится с использованием процесса N+3 от SMIC, масштабированного расширения предыдущего 7-нм узла (N+2)», — написал Раджеш Кришнамурти, аналитик TechInsights. «Однако в абсолютных терминах N+3 остается значительно менее масштабированным, чем промышленные 5-нм процессы от TSMC и Samsung. Хотя SMIC добилась заметных инноваций в области DUV-паттернинга и методов DTCO, ожидается, что процесс столкнется со значительными проблемами с выходом годных, особенно из-за агрессивно масштабированного металлического шага с использованием DUV-мультипаттернинга».
Вывод TechInsights не раскрывает многого, но, по крайней мере, формулировка ясно дает понять, что N+3 — это не настоящий скачок поколений, а инкрементальное расширение существующей 7-нм технологии SMIC. Называя его «масштабированным расширением» N+2, аналитики сигнализируют о том, что масштабирование переднего конца (FEOL) в значительной степени исчерпано: шаг ребер (FP), шаг поликремния с контактами (CPP) и фундаментальная геометрия транзисторов существенно не изменились. Вместо этого SMIC извлекает оставшуюся выгоду за счет DUV-управляемого DTCO и ухищрений на заднем конце (BEOL) (что компания уже использовала для того, чтобы сделать свой N+1 жизнеспособной альтернативой для узлов 7-нм класса), а не за счет чистого перехода на новый узел, сравнимого с 5-нм процессами TSMC или Samsung.
Самое важное техническое предупреждение — это акцент на агрессивно масштабированном металлическом шаге с использованием DUV-мультипаттернинга, поскольку именно в мультипаттернинге концентрируется риск. Масштабирование BEOL с помощью DUV требует нескольких этапов паттернинга, которые должны быть чрезвычайно точно выровнены, и каждый этап увеличивает шероховатость линии (из-за несовпадения) и риск дефектов. В отличие от FEOL, где производительность снижается постепенно, выход годных BEOL может резко упасть, как только будут превышены бюджеты наложения и вариативности, что, вероятно, является причиной того, почему TechInsights явно указывает на проблемы с выходом годных, а не на пределы масштабирования.
В целом, N+3 демонстрирует, что SMIC все еще может повышать плотность без EUV, но только при быстро растущих затратах и снижающемся запасе выхода годных. Такие проектные решения ставят процесс прочно ближе к узлам класса 7 нм/6 нм, а не к узлам класса 5 нм. Кроме того, это сигнализирует о том, что будущий прогресс SMIC будет в меньшей степени зависеть от дальнейшего литографического сжатия и в большей степени от дисциплины проектирования через DTCO (которая, так сказать, не безгранична), инновационных библиотек высокой плотности и консервативных тактовых частот, поскольку кажется, что литейное производство может сделать только столько на уровне FEOL. Конечно, передовая упаковка остается наиболее жизнеспособным путем для масштабирования SMIC в будущем, но это не совсем подходит для мобильных и других маломощных устройств.
Автор – Anton Shilov
