Etiqueta: Litografías

EUA está enfrascada en aumentar sustancialmente su producción nacional de chips y para ello cuenta con la Ley CHIPS. Pero en el desarrollo de la ley ha querido ahondar en su guerra fría tecnológica con China: las empresas que accedan a los fondos no pueden expandir su producción en el gigante asiático. A lo cual TSMC respondió con una peineta, lo cual ha hecho que Biden y sus secuaces se hayan tenido que replantear ese veto.

Además de aumentar su capacidad de producción, TSMC está aumentando sustancialmente su capacidad de procesamiento de chips utilizando procesos avanzados. Eso ha llevado a rumores sobre un aumento de la producción para NVIDIA y sus chips para centros de datos como el H100. Ahora TSMC ha inaugurado oficialmente la Fab 6 de Ensamblado Avanzado, que no hay que confundir con la Fab 6 normal de producción de chips. Están incluso en ciudades distintas.

TSMC ha estirado un poco más de lo debido el uso de los FinFET en sus litografías porque su actual proceso más avanzado, el de 3 nm, los conserva a diferencia de lo que ha hecho Samsung. Sin embargo, eso le permitirá lanzar una litografía de 2 nm mejorada, con unos GAAFET bastante más avanzados. No ha dado demasiados detalles sobre ese proceso al que llama N2, que entrará en producción en masa a finales de 2025, ni su segunda generación N2P, o los ha dado con cuentagotas. Ahora ha hablado un poquito más de estos en el Simposio Europeo de Tecnología 2023 de TSMC.

El diseño de chips lógicos se basa principalmente en transistores, pero siempre hay una cierta cantidad de SRAM en su interior, por ejemplo para caché, que está creada con condensadores. Un análisis previo de Wikichip de la reducción de la SRAM en los últimos procesos litográficos de TSMC apuntaba a una reducción mínimo del tamaño de esas estructuras, lo cual lleva a chips que reducen su tamaño menos de deseable y por tanto son más caros para los clientes de TSMC. Se centraba en el proceso N3 (3 nm), pero en los derivados (N3E, N3P, N3X, N3S) el tamaño de los condensadores no se va a reducir.

TSMC anunció a finales de 2021 una nueva variación de su proceso de 4 nm, basado en el de 5 nm, orientado a computación de alto rendimiento. Ese proceso es el N4X, y es uno que es capaz de proporcionar mayor corriente a los transistores durante más tiempo y de manera más estable haciendo varias modificaciones a la forma de crearse los chips. A pesar de esas modificaciones, mantiene la compatibilidad de desarrollo con el actual proceso N4P.

Los procesos litográficos avanzados están teniendo que crear nuevas estructuras con las que conformar los transistores de los chips y por eso actualmente se está haciendo la transición a los GAAFET o transistores de efecto de campo de puerta envolvente. Para poder seguir reduciendo el tamaño de las litografías, las compañías están explorando otras opciones como los CFET (transistor de efecto de campo complementario) como ya indicó ASML hace más de año y medio. La neerlandesa es una parte fundamental en todo este proceso como la productora de la maquinaria litográfica más avanzada del mundo.

Japón está siendo la apuesta de muchos fabricantes de semiconductores para diversificar su negocio. Los incentivos del Gobierno japonés tienen que ver con ello, pero también estar cerca de donde se produce cierta maquinaria, líquidos y otros fungibles que necesita la producción litográfica, sin acabar produciendo más en China o Taiwán. Ahora Micron ha indicado que llevará a su fábrica de Hiroshima (Japón) la producción con su proceso litográfico más puntero, el de 1γ nm, que usa luz ultravioleta extrema (UVE) para producir múltiples capas de los chips.

El diseño de chips asistido por inteligencia artificial es una necesidad en el sector debido a la creciente complejidad de los chips. Una de las más populares está DSO.ai de Synopsys, aunque no es que haya muchas más que usen IA. La de Cadence, llamada Cerebrus, va ligeramente por delante en el sector, aunque dentro del campos de la automatización del diseño electrónico ambas compañías tienen clientes importantes y están haciendo los mismos progresos. Aun así, Synopsys ha anunciado que su herramienta ya ha ayudado a diseñar más de doscientos chips y a llevarlos a fotolitos.

Las continuas prohibiciones al comercio con China que está imponiendo EUA a sus empresas o aquellas que usen tecnologías estadounidense está espoleando el desarrollo de la industria de los semiconductores china. Pero todavía tendrán que pasar unos años hasta que puedan producir chips con procesos litográficos punteros, por lo que el país se está volcando con los procesos maduros. Aunque normalmente se tendría que entender por ello los de 12 nm o más, para China se trata de los de 20 nm o más.

Samsung y TSMC han tenido sus problemas y retrasos con sus procesos litográficos de 3 nm pero aparentemente en el tercer trimestre del año deberían llegar los primeros chips productos con ellos al sector consumo. El iPhone 15 o algún nuevo Mac son candidatos para ello. Por eso tienen la mirada puesta en la segunda generación a 3 nm, y Samsung hablará de ella en el Simposio de Circuitos y Tecnología de VLSI que se celebrará el IEEE a mediados de junio en Kioto (Japón).