Samsung valideert met euv op 7nm gemaakt sram

Samsung heeft 256Mbit-sram gereed die op 7nm geproduceerd is met euv-technologie. De werkende chip heeft volgens Samsung zelf zijn vertrouwen in euv als opvolger van immersielithografie vergroot.

Samsung gebruikte euv bij vier van de zes lagen bij het gevalideerde ontwerp van het sram. Het bedrijf maakte de vorderingen bekend bij de International Solid-State Circuits Conference, die tot 15 februari in San Francisco plaatsvindt. In november van vorig jaar maakte Samsung al bekend dat een yield van tachtig procent voor de euv-productie van 256Mbit-sram te behalen.

Ten opzichte van toen is niet alleen de correcte werking gevalideerd, maar ook de omvang van de bitcell verkleind, van 0,027 naar 0,026µm², schrijft het Duitse All Electronics. Het gaat om het oppervlak van een 6T sram-cell, bestaande uit zes transistors. De caches van processors bestaan uit dit statische ram. Of Samsung de chips ook al in massaproductie kan maken wilde het bedrijf niet zeggen. "Om echt, werkend silicium te hebben, nam onze zorgen weg", is het enige wat een medewerker erover tegen EETimes zei.

Vooral Samsung en GlobalFoundries zetten in op een snelle introductie van euv. De fabrikanten willen op euv overstappen om rendabel kleinere structuren op het silicium aan te kunnen brengen. De inzet van de huidige 193nm-immersielithografie wordt vanaf 7nm te duur en tijdrovend. Intel en TSMC zijn voorzichtiger en denken dat het nog jaren duurt voor de euv-techniek voor massaproductie in te zetten is. Intel neemt daarbij een achterstand bij de verkleining van chipfeatures voor lief. Tijdens ISSCC maakte Intel bekend sram-bitcellen met een omvang van 0,0312µm² en 0,0367µm² op 10nm gemaakt te hebben.

Reacties (37)

[Nacht]

De 193 nm komt van de laser technologie gebruikt in (ASML's) immersie machines: https://en.wikipedia.org/wiki/Argon_fluoride_laser

Dat EUV goedkoper wordt dan het verkleinen van de structuren van de huidige technologie heeft te maken met het feit dat voor verdere structuur verkleining je tegen

a) Een fysische limiet aanloopt, 193 nm licht heeft nu eenmaal een minimum schrijf breedte
b) De computatie kracht benodigt voor de multi patterning strategy to groot wordt
c) De kosten voor de veelfout van maskers die je nodig hebt to hoog wordt

EUV is trouwens niets nieuws (zo oud als de weg naar Rome bijna), al jaar en dag worden kleine structuren met EUV geschreven wat ASML doet is deze technologie in een jasje stoppen voor massa productie op grote schaal. Een al miljaren kosten engineering operatie.

In aanvulling op MSalters. De SRAM structuur is een test structuur die gebruikt wordt om te kijken of je proces werkt niet meer niet minder. Als je een SRAM structuur neerlegt kun je trouwens ook een DRAM structuur neerleggen hier zit geen verschil in voor de EUV tool gebruikte stappen (m.a.w. de parameters die er toe doen: Dose uniformity, CDu, etc zijn hetzelfde voor beide test structuurtjes).

Samsung zal natuurlijk nooit aangeven hoever ze zijn met hun EUV test procede, dat dit naar buiten komt is puur om de investeerders tevreden te houden. Zover ik het process ken is mijn aanname dat Samsung wel degelijk een wafer vol kan schrijven met deze test structuurtjes maar dat ze nu bezig zijn dit reproduceerbaar te doen (yield/throughput optimalisatie).

Intel is voor ASML een kleine afnemer vergeleken met Samsung en Samsung heeft ooit ASML gered van de ondergang, Samsung zal dus altijd een streeptje voor hebben bij ASML. Hiernaast gebruikt Intel het copy exactly principe iets wat niet zonder slag of stoot samengaat met hoe ASML en zijn machines opereren.

P.S.: En het is misschien zout op slakken leggen maar logica is veel makkelijker te testen dan geheugen, het doet het wel of niet. Moet je de fout troubleshooten dan berg ik me liever bij logica.

[frietfriet]

van deze zin klopt vrijwel niets:
"EUV is trouwens niets nieuws (zo oud als de weg naar Rome bijna), al jaar en dag worden kleine structuren met EUV geschreven wat ASML doet is deze technologie in een jasje stoppen voor massa productie op grote schaal. Een al miljaren kosten engineering operatie."

Wat sinds jaar en dag wordt gebruikt is "DUV". Dat wordt ook door Nikon en Canon geleverd.
ASML heeft sinds 2016 als enige leverancier nu ook machines met EUV lichtbronnen, al mag je dat eigenlijk geen licht noemen.
EUV straling is verschrikkelijk moeilijk te produceren. Iemand zei ooit: EUV wordt maar op 2 plekken in het universum gegenereerd: in sterren en in ASML machines

verder: SRAM is geen test structuur. Het is een geheugen technologie die geen 'klok' gebruikt en daardoor veel energie efficientier is dan DRAM. Wordt vooral in embedded toepassingen gebruikt. Philips heeft ooit met zijn megabit project massaal ingezet op SRAM wat het helaas niet is geworden puur omdat DRAM per bit goedkoper is te produceren (heeft minder transistoren per bit nodig).

[Reactie gewijzigd door frietfriet op 25 juli 2024 17:24]

[robvanwijk]

EUV lichtbronnen, al mag je dat eigenlijk geen licht noemen

Meh, het is in elk geval geen zichtbaar licht, maar om het dan helemaal geen "licht" meer te noemen? Natuurkundig kun je erover vechten, maar in de praktijk is "lichtbron" wel degelijk de gebruikelijke naam.

SRAM is geen test structuur

Het is niet alleen een teststructuur, het heeft ook een daadwerkelijke toepassing. Maar in dit specifieke geval (onderzoek naar het verder verkleinen van transistoren) wordt het wel degelijk gebruikt als een teststructuur; ik kan je verzekeren (zelfs zonder enige vorm van inside knowledge) dat Samsung geen enkel plan heeft om chips te gaan verkopen met alleen SRAM erop.

[Eldunari]

offtopic:
Dat hangt enigszins van de definitie af. De meeste natuurkundigen die ik ken, gebruiken de definitie dat licht het zichtbare spectrum is van elektromagnetische straling.

Tenzij ik me vergis wordt SRAM voornamelijk gebruikt als cache voor cpu's, dus zullen ze die inderdaad niet op losse chips printen. Wat wel zou kunnen is dat ze deze SRAM op hun cpu's gebruiken die een andere procedé gebruiken. Ik zie geen enkele reden waarom het niet te doen zou zijn meerdere procedés te gebruiken voor 1 chip.

[robvanwijk]

Ik zie geen enkele reden waarom het niet te doen zou zijn meerdere procedés te gebruiken voor 1 chip.

De "onderste" lagen op het ene procedé en de "hogere" lagen op een ander procedé is de standaard manier om een chip te maken. Maar...

Wat wel zou kunnen is dat ze deze SRAM op hun cpu's gebruiken die een andere procedé gebruiken.

... dat klinkt meer alsof je voorstelt om bijvoorbeeld de cache op het ene procedé te maken en de ALU op een ander procedé. Hoewel dit strikt genomen misschien wel mogelijk is verdubbel je dan het aantal lithografie-stappen dat nodig is voor de productie (en het voordeel van EUV boven multi patterning is nou juist dat je minder stappen nodig hebt). Ook heb ik geen flauw idee of de software die gebruikt wordt voor het ontwerpen van chips hiermee overweg kan. Ik durf niet te beweren dat het nooit gedaan is, maar ik kan me niet herinneren er ooit van gehoord te hebben.

Maar misschien het belangrijkste: waarom zou je? Ze testen nu met SRAM (omdat dat het makkelijkst is), maar zodra dat lukt is de volgende stap niet het maken van chips, maar testen om logica aan de praat te krijgen. Het is niet zo dat ze zich op SRAM richten omdat ze denken dat logica niet haalbaar is, het is gewoon makkelijker: eerst fietsen met zijwieltjes, daarna "voor het echie" leren fietsen zonder de zijwieltjes. Zodra dat lukt kun je immers je hele chip op het nieuwe procedé maken; dan heeft de hele chip de voordelen daarvan en je hoeft je geen zorgen te maken over hele rare trucjes om meerdere procedés te kunnen combineren.

[fastedje]

De meeste definities vermelden dat licht zichtbaar is en een golflengte tussen ca 400nm en 700nm heeft.

http://www.encyclo.nl/begrip/Licht

Infrarood en ultraviolet vallen in dat geval er niet onder.

Röntgenstraling heeft een max. golflengte van 1nm. EUV die ASML gebruikt een golflengte van 13.5nm.

[TabCam]

Men noemt het wel infrarood licht en ultraviolet licht. Dat wij mensen het niet kunnen waarnemen betekent niet dat het geen licht is. We noemen het zichtbare spectrum tenslotte zichtbaar licht. Je kan ook alle licht elextromagnetische straling noemen, maar dan krijg je nog meer verwarring.
De engelse wikipedia zegt het netter, refereeert meestal naar het zichtbare deel van het spectrum.

[Nacht]

DUV = Deep ultra violet ofwel de ArF laser die op de immersie machines gebruikt wordt
EUV = extreme ultra violet dit is een range van ~ 10 tot 120 nm

DUV is niet een standaard term voor golflengtes EUV wel: https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet

EUV gebruiken voor exposure kan bijvoorbeeld met als basis een Xenon lamp/laser, ik heb even gecheckt en we zitten wel hoog (124 nm) in de range van golflengtes van de EUV range, nooit over nagedacht, volgens het labeltje.

Moest de rest even checken aangezien ik EUV in de astonomie voornamelijk relateer aan witte dwergen, interstellaire materie en aan de zonne corona.

Over SRAM ben ik het oneens met je, al jaren gebruiken fabrikanten SRAM om te kijken hoe hun process er voor staat, dat noem ik test structuur.

[JanusJaap]

DUV en EUV zijn gewoon termen die de industrie gebruikt om duidelijk het verschil in de gebruikte technologie aan te geven. De daadwerkelijke betekenis is in deze niet zo heel belangrijk.

UV, de (ASML) machines werken met een kwiklamp waarvan het 365nm licht wordt gebruikt.
DUV, de (ASML) machines werken met excimer lasers die 248 en 193nm licht produceren.
EUV, de ASML (geen andere) machines werken met een 'bron' die 13.5nm 'licht' produceert doormiddel van het beschieten van tin druppels met een hoog vermogen laser die de tin omzet in plasma, dat na terugval van het elektron in een lagere schil straling uitzend met een golflengte van 13.5nm.

Zoiets...

Leuk trouwens, de reactie: Alleen in ASML machines en sterren, haha.

[cdwave]

verder: SRAM is geen test structuur. Het is een geheugen technologie die geen 'klok' gebruikt en daardoor veel energie efficientier is dan DRAM.

SRAM wordt ook gewoon geklokt (een van de P/Q lijnen).

Je hoeft het niet te "refreshen".

SRAM kom je alleen als intern geheugen in chips tegen (cache, werkgeheugen voor kleine systemen) omdat het goed bij een procede past om ook CPUs enzo te produceren. Voor DRAM heb je extra stappen nodig.

Bij extern geheugen (zoals in je PC of telefoon) gaat de meeste energie in de transmissie tussen de chips zitten. De "refresh" is maar een paar procent van het opgenomen vermogen.

[robvanwijk]

En het is misschien zout op slakken leggen maar logica is veel makkelijker te testen dan geheugen, het doet het wel of niet. Moet je de fout troubleshooten dan berg ik me liever bij logica.

Ehm, hoe had je in gedachte dat geheugen werkt? Schrijf een 0, kijk of je een 0 terugleest, schrijf een 1, kijk of je een 1 terugleest, klaar. Zelfs iets extreem simpels als een twee-poorts NAND-gate kost al vier patronen (00->1, 01->1, 10->1, 11->0) om te testen of het correct werkt. En dat is combinatorische logica (zonder geheugen), als je sequentiële logica (met geheugen) neemt, dan wordt testen helemaal vervelend. Zeker als je niet alleen geïnteresseerd bent of het werkt (bij het beoordelen van producten die je wilt verkopen), maar ook wil vaststellen waarom het niet werkt (bij het aan de praat krijgen van een nieuw procedé; wat ging er fout?).

[Reactie gewijzigd door robvanwijk op 25 juli 2024 17:24]

[Nacht]

Ik heb het geheel sterk gesimplicifeerd naar wat ik tot nu toe in mijn carriere tegen aangelopen ben:

- Geheugen stop je een 0 of 1 in en je moet bepalen hoe dat per "cel" gaat ofwel welke spanning staat er over de "cel" in verschillende situaties en wat is het resultaat hiervan. Je moet elke "cel" controleren en daarop stukjes van de circuits uitschakelen om te bepalen wat er nu allemaal werkt en hoe.

- Logica is een schakeling van componenten met een bepaalde functie die het wel of niet doet, vaak is er geen test mogelijk per onderdeel ingebouwt.

Let op er is een verschil tussen testen bij ontwikkelen en een gekristaliseerd productie process.

[BadRespawn]

logica is veel makkelijker te testen dan geheugen, het doet het wel of niet. Moet je de fout troubleshooten dan berg ik me liever bij logica.

Dat verklaart niet waarom er best veel CPU's zijn die bugs bevatten, maar niet veel geheugen dat bugs bevat.

[Nacht]

Simplificatie: Een stukje geheugen neem minder ruimte in dan een gemiddeld stukje logica, daardoor kun je geheugen binnen het zelfde oppervlak een hogere redundancy geven.

[cdwave]

P.S.: En het is misschien zout op slakken leggen maar logica is veel makkelijker te testen dan geheugen, het doet het wel of niet. Moet je de fout troubleshooten dan berg ik me liever bij logica.

RAM is juist makkelijk testen en troubleshooten, omdat het een herhalende structuur is. RAM cellen kun je met massa's tegelijk testen en benchmarken.

Logische cellen moet je eerst classificeren, precies uitrekenen welk type fout tot welk syndroom zal leiden, enzovoorts. Het is al een flinke klus om alleen al testvectoren uit te rekenen om alle failures te kunnen detecteren met een minimum aan input.

En in dit geval wil men het procedé benchmarken, dan wil je juist een herhalende structuur met bekende parameters.

Overigens zijn SRAM cellen alleen maar een bijzonder geval van logica.

[InterCC]

...
Intel is voor ASML een kleine afnemer vergeleken met Samsung en Samsung heeft ooit ASML gered van de ondergang, Samsung zal dus altijd een streeptje voor hebben bij ASML. Hiernaast gebruikt Intel het copy exactly principe iets wat niet zonder slag of stoot samengaat met hoe ASML en zijn machines opereren.

Weet je het zeker? Toen ASML in 2012 het programma starten om de grootste aandeelhouders mee te laten 'betalen' aan het onderzoek door aandelen te verkopen was Intel met 15% de grootste investeerder. Samsung (5%) en TSMC (3%) hadden een groot aandeel, maar konden bij lage na niet tippen aan Intel.
Als je daarbij ook even opzoekt wat naar buiten komt over orders van Intel bij ASML de afgelopen jaren dan kan je Intel onmogelijk een "kleine afnemer" noemen. Het maakt dan niet uit met wie je Intel vergelijkt.

Een streepje voor hebben vind ik daarnaast überhaupt vergezocht. Als machines besteld worden, dan worden ze geproduceerd en geleverd. Omdat het logischerwijs geen 'voor 23:59 besteld morgen in huis" is liggen die orders vaak al heel lang vast. Zie ook het orderboek van ASML waarvan de inhoud ettelijke miljarden telt. Het "streepje voor" kan ik totaal niet plaatsen.

[Nacht]

Ja dat weet ik zeker.

Intel is goed voor zo'n 4 +/- 1% van de afgenomen tools, Samsung voor zo'n 20% +/- 10%. Dit gaat trouwens wel over alle tools niet alleen EUV specifiek en tijdspanna laatste 15 jaar.

Kort door de bocht: Geheugen heeft minder lagen en er wordt veel meer van gemaakt dus je hebt meer tools nodig.

De investeringen van Intel, TSMC etc was bedoeld om ASML te "motiveren" 450mm wafer capabilitiet te ontwikkelen voor de EUV tools.

Het maken en afstellen van tools kost zo'n 3 maanden tot een jaar als ze volledig productie waardig zijn en dan hebben we het over de "870" tot de "3100" waarbij bij de EUV bak genoeg kanttekeningen geplaatst kunnen worden over wat productie waardig is.

Jammergenoeg kan ik je niet bewijzen dat Samsung een streepje voor heeft maar dat is de beperking van publieke fora.

[MSalters]

"Of Samsung de chips ook al in massaproductie kan maken wilde het bedrijf niet zeggen. "

Ik denk van niet. 32 MB SRAM is niet een product waar ik een markt voor ken. Waarom produceert Samsung deze chip dan? Geheugen is makkelijker te testen dan logica, en SRAM gebruikt maar 1 soort element (6 transitoren) terwijl DRAM een transistor plus een condensator gebruikt. Condensatoren lopen bovendien leeg, dus DRAM heeft ook nog een refresh nodig.

Om die reden zie je ook in de tweede grafiek dat bij alle 4 de voorafgaande presentaties de 6T SRAM cel gebruikt wordt. En die 6T cel was al een populaire vergelijking toen we nog met 1000 nm technieken werkten; dit is niet van de laatste jaren. Een 6T cel is de industrie-standaard benchmark

[Reactie gewijzigd door MSalters op 25 juli 2024 17:24]

[Squee]

Nee dit zijn inderdaad alleen maar testchips. Waarom testen met SRAM, en waarom is het belangrijk dat ze goed werkend SRAM kunnen maken op zo'n klein procede? Omdat een enorm groot deel van je processor uit SRAM cells bestaat. De grootste SRAM arrays qua oppervlak zijn natuurlijk de verschillende caches en hun metadata, maar elk stukje in je core waar maar even een waarde tijdelijk (een of meer cycles) opgeslagen moet worden zijn vaak SRAMs; dus je speculatieve en architecturele registers, allerlei buffers, etc etc. In bepaalde gevallen zal je een berg flip-flops gebruiken maar SRAM wordt echt bijna overal gebruikt.

[thatanas]

Indrukwekkend. Machines van ASML?

[Reactie gewijzigd door thatanas op 25 juli 2024 17:24]

[JanusJaap]

Ja, geen ander antwoord mogelijk als de term EUV valt.

[TLLRS]

Je kan er tegenwoordig vanuit gaan dat alle moderne chips op ASML machines worden gemaakt.

[robvanwijk]

Je kan er vanuit gaan dat de kritieke lagen van alle high end chips op ASML machines worden gemaakt. Voor de hogere lagen van high end chips en alle lagen van "dertien-in-een-dozijn" chips (die op een veel groter procedé gemaakt worden) kunnen ook de lithografiemachines van concurrenten gebruikt worden.

[JanusJaap]

Heb toch liever dat ze daar ook ASML voor gebruiken, haha.

De concurrent (Nikon) kan ook multiple patterning toepassen en dus kunnen de huidige kritische lagen ook op die machines.

https://www.nikonprecisio...-and-multiple-patterning/

[Flimovic]

ASML is de enige fabrikant van EUV-machines, dus ja.

[Fermion]

Ook Intel gebruikt ASML machines, waarom ligt Samsung dan zo voorop? Had Intel niet een klein belang in ASML?

[kidde]

waarom ligt Samsung dan zo voorop?

Het is niet per se voorop liggen, het is optimaliseren voor andere doelen, andere omstandigheden en klanten, andere verkoop-marge, hoeveel afkeur accepteer ik, kortom: 'een andere afweging maken'.

Met EUV kan je verschillende stappen van het proces doen, in oplopende volgorde van moelijkheid; Contact/Via's, en 'metaallaag' (M1/M2). Samsung begint zo snel mogelijk met de makkelijkste stap.

De vraag is ook of je het nodig hebt: Als Intel goed is in multi-patternen, ze hebben geen concurrentie op CPU-gebied (want de CPU-tak van Intel kan niet naar een andere foundry dan Intel Foundry overlopen), en ze maken prima winst, ook bij meer productie-stappen, waarom zouden ze het risico lopen EUV te gaan gebruiken en dat het misschien niet goed werkt?

Samsung daarentegen concurreert met TSMC en GloFo, met klanten die 'rondshoppen': Als Samsung' s node net iets slechter of duurder is dan die van TSMC of GloFo, hebben ze geen klanten. Samsung ligt iets achter op TSMC,op 10nm hebben ze Apple verloren aan TSMC, dus Samsung moet wel proberen voorop te raken om de concurrentie-strijd te winnen en klanten die bij 10nm nog bij TSMC zaten mogelijk bij 7nm weer terug binnen te halen.

[rvdv12773]

Intel heeft nu een belang van 4,96% (al is dat belang wel verkleint van 14% in 2012 naar nog geen 5% nu).

Intel verkleint belang in ASML verder

Substantiële deelnemingen en bruto shortposities van Intel in ASML Holding N.V. - Veldhoven

[Reactie gewijzigd door rvdv12773 op 25 juli 2024 17:24]

[Timmy]

Intel, Samsung en TSM hadden alle drie een redelijk groot aandeel in ASML maar hebben dat in de afgelopen jaren teruggebracht of geheel verkocht.

[JanusJaap]

De ooit genomen belangen in ASML door zijn afnemers brachten geen enkel recht in bedrijfsvoering, danwel bevoorrecht zijn tov anderen. Die investeringen waren puur om gezamenlijk het risico aan te gaan voor de te ontwikkelen technologieen.

[CAPSLOCK2000]

Ook Intel gebruikt ASML machines, waarom ligt Samsung dan zo voorop? Had Intel niet een klein belang in ASML?

Die machine is maar één stap van het proces, om een werkende chip te maken komt er nog veel meer kijken.

[Verwijderd]

Grappig dat sommige mensen denken dat de machines van ASML een soort frituurmachines zijn. Je koopt zo'n ding zet 'm aan en je gaat chips bakken. Iedereen kan het.

[Tuningistweaker]

Het is misschien wel een frituurmachine, maar samsung is ook aan het uitvinden hoe je een aardappel kweekt uit een tomaatachtige, uitvinden in wat voor vloeistof ze het beste kunnen frituren en ondertusaen nog volle bak ontwikkelen en produceren met de nog bestaande bak rijst. Laat staan dat ze nog aan het uitzoeken of ze ook nog lekkere frietjes kunnen maken.

Maar ter info, er staan al kleine rijtjes van frituurmachines in zowel Intel's als Samsung's hallen.

[SSDtje]

Twee helaas al wat oudere video's over ASML, voor wie er eens een kijkje wil nemen, bij deze (van Tweakers.net zelf overigens)

-ASML: de onbekende gigant
-ASML: Verkleining chips is grote kunst

[D0gtag]

De werkende chip heeft volgens Samsung zelf zijn vertrouwen in euv als opvolger van immersielithografie vergroot.

Samsung begint aan de eerste 7nm chips voor ram (relatief eenvoudige chips) en weet nog niet eens zeker of EUV daadwerkelijk de opvolger gaat worden, en de AMD/Globalfoundries beliebers denken dat Navi gpu uit gaat komen eind 2018 (7nm vega), don't believe the hype. Samsung en Intel zijn in mijn ogen de grootste investeerders in nieuwe techniek en die zijn er nog niet eens klaar voor 2019 of in intels geval 2020.

[batjes]

Waarschijnlijk wel gezien ze de enige partij zijn met die techniek.