5nm制程工艺
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5nm制程工艺
在半导体制造中,《国际器件和系统路线图》将5nm工艺定义为继7nm节点之后的MOSFET 技术节点。截至2019年,三星电子和台积电已开始5nm节点的有限风险生产,并计划在2020年开始批量生产。
技术演示
研究人员于2000年代初首次证明了7 nm以下的单晶体管器件。在2002年,包括Bruce Doris、Omer Dokumaci、Meikei Ieong和Anda Mocuta在内的IBM研究团队制造了6纳米 绝缘体上硅(SOI)MOSFET。
2003年,由日林若林和山上重晴领导的NEC日本研究团队制造了xxx个5 nm MOSFET。
2015年,IMEC和Cadence制造了5 nm测试芯片。所制造的测试芯片不是功能齐全的设备,而是用于评估互连层的图案。
2015年,英特尔描述了针对5 nm节点的横向纳米线(或全能门)FET概念。
在2017年,IBM透露他们已经使用全栅极配置(GAAFET)的硅纳米片制造了5纳米硅芯片,这与通常的FinFET设计有所不同。所用的GAAFET晶体管具有3个纳米片,彼此堆叠,整个纳米片被同一栅极覆盖,就像FinFET通常具有并排的几个物理鳍片一样,这些鳍片在电气上是一个单元,并且整体被同一栅极覆盖。IBM的芯片尺寸为50 mm 2,每mm 2具有6亿个晶体管。
商业化
台积电(TSMC)在2018年初将在2020年之前在其新的Fab 18上开始生产5nm节点。在2018年10月,台积电宣布计划在2019年4月之前开始测试或“风险生产”5nm器件。
2019年4月,三星电子宣布自2018年第四季度以来一直向其客户提供其5纳米工艺(5LPE)工具。在2019年4月,台积电宣布其5纳米工艺(CLN5FF,N5)已开始风险生产,并且完整的芯片设计规范现已提供给潜在客户。N5流程最多可以在14层上使用EUVL,而N6和N7 ++中只有5或4层。
台积电于2019年10月开始为Apple提供5nm A14处理器的样品。
在2019年12月,台积电宣布其平均制程约为80%,其裸片尺寸为17.92 mm 2的5纳米测试芯片的每片晶圆的最高成品率> 90%。随着管芯尺寸增加到100 mm 2,成品率下降到32.0%。