На очередном домашнем мероприятии шеф исследовательского подразделения TSMC — Джек Сан (Jack Sun) — рассказал о достижениях и планах компании. Поскольку мы очень переживаем за компанию Apple, спешим сообщить, что TSMC делает всё возможное, чтобы к концу текущего года был введён в строй 10-нм техпроцесс, а к апрелю следующего года она будет готова принимать заказы на выпуск 7-нм чипов. Также компания совершенствует производство чипов с объёмной упаковкой кристаллов, которая называется Integrated Fan Out Wafer-level Package (InFO-WLP) и относится к неполной 3D компоновке или компоновке 2.5D. Предположительно, новый процессор Apple A10 Fusion использует упаковку типа InFO-WLP.

Для тех, кого не оттолкнул первый абзац с упоминанием Apple, продолжим уже серьёзно. До сих пор компания TSMC в основном предлагала производственную платформу для создания и выпуска решений для мобильных систем. В скором будущем к этому добавятся платформы для разработки решений для суперкомпьютеров, автомобильной электроники и вещей с подключением к Интернету. С использованием 7-нм норм производства процессоры для серверов смогут работать на частоте до 3.8 ГГц с напряжением питания 1 В. Электроника для IoT будет способна работать с питанием вблизи порогового значения напряжения — около 0,4 В. Чипы для автомобилей без потери работоспособности смогут выдерживать рабочую температуру до 150 градусов по Цельсию.

Так получается, что в последние годы TSMC каждый год вводит в строй новый или улучшенный техпроцесс. Сейчас компания эксплуатирует 28+ HKMG и 16FF+ техпроцессы. Позже в текущем году на производстве будут внедрены техпроцессы 16FFC (энергоэффективный) и 10-нм. Опытный выпуск 256-Мбит массива SRAM с использованием 7-нм техпроцесса удался на два месяца раньше расписания. Риск-производство с использованием 7-нм техпроцесса стартует в первом квартале 2017 года.

По сравнению с техпроцессом 28+ HKMG техпроцесс с норами 16 нм обеспечивает 45% прирост производительности и снижение токов утечек до 80%. Плюс появилась возможность выбора из четырёх значений рабочего напряжения. Техпроцесс с нормами 10 нм по сравнению с техпроцессом 16FF+ обеспечит 50% снижение площади кристалла и 20% прирост по скорости или 40% снижение потребления.

Техпроцесс с нормами 7 нм в сравнении с 10-нм техпроцессом обеспечит увеличение производительности чипов на 15-20 % или снижение потребления на 35-40 %. Плотность размещения затворов транзисторов при этом вырастет в 1,63 раза. Опытный 7-нм чип с ядрами ARM Cortex-A72 показал 30% рост производительности или 56% снижение потребления, чем в варианте с выпуском применительно к техпроцессу 16FFC.

Также компания TSMC работает над совершенствованием техпроцессов с использованием встраиваемой энергонезависимой памяти. Недавно нам стало известно, что компания GlobalFoundries в 2018 году планирует встраивать в процессоры память eMRAM с нормами 22 нм (на пластинах FD-SOI). Компания TSMC также рассматривает MRAM как замену SRAM во встраиваемых решениях. Кроме этого TSMC работает над встраиваемой памятью типа ReRAM (резистивной). В настоящий момент TSMC, как и другие, встраивает в чипы 40-нм NAND-флэш и разрабатывает 28-нм версию этого техпроцесса.

Наконец, TSMC не исключает возможности в будущем выпускать 5-нм транзисторы с использованием FinFET (там есть сложности с туннельными эффектами). В качестве материалов для затворов рассматривается германий и материалы из III-V групп таблицы Менделеева.