Samsung begint chipproductie op 7nm-procedé met euv

Samsung is begonnen met de productie van chips op zijn 7nm low power plus-procedé, waarbij deels gebruikgemaakt wordt van euv. Samsung zegt in 2020 capaciteit te hebben voor klanten die veel chips nodig hebben.

De start van de productie op het 7nm-procedé met euv is volgens schema verlopen. In september vorig jaar zei Samsung al in de tweede helft van 2018 te beginnen op het nieuwe procedé. Samsung heeft nog niet bekendgemaakt welke chips het gaat maken op zijn nieuwe procedé. De fabrikant maakt niet alleen zijn eigen chips voor bijvoorbeeld smartphones, maar produceert ook voor anderen.

Waarschijnlijk gebruikt Samsung het procedé voor zijn komende high-end-soc voor smartphones die in 2019 uitkomen. Qualcomm kondigde begin dit jaar al aan dat het zijn toekomstige Snapdragon-socs met 5g-modem door Samsung zal laten produceren op het 7nm-procedé met euv. Volgens AnandTech kan Samsung 1500 wafers per dag produceren per machine. Samsung gebruikt de Twinscan NXE:3400B-machines van ASML.

Samsung is begonnen met de 7nm-euv-productie in zijn S3 Fab in de Zuid-Koreaanse stad Hwaseong. Hoewel de de productie gestart is, duurt het volgens Samsung nog tot 2020 voordat er genoeg capaciteit is voor klanten die chips willen laten maken in grote volumes. Tegen die tijd moet er een nieuwe productielijn gereed zijn.

Het is het eerste procedé dat daadwerkelijk in productie gaat waarvoor euv wordt gebruikt. Chipmakers zijn bezig met de overstap naar euv-lithografie als vervanging van immersielithografie. Euv-productie maakt gebruik van extreem ultraviolet licht met een golflengte van 13,5nm, waardoor kleine structuren mogelijk zijn. Immersielithografie werkt met licht met een golflengte van 193nm.

Concurrent TSMC is in april al begonnen met zijn 7nm-productie, maar gebruikt daarvoor nog geen euv. Bijvoorbeeld de Kirin 980-socs van Huawei en de A12-socs van Apple worden op het 7nm-procedé van TSMC gemaakt. Ook TSMC werkt aan de overstap naar euv. GlobalFoundries had ook dergelijke plannen, maar maakte in augustus bekend te stoppen met de ontwikkeling van zijn 7nm-procedé.

Productiefaciliteit Samsung voor 7nm-lpp-procedé

Reacties (61)

[WokeBroke]

Als je die foto ziet zou je denken, "Hoe minder nanometer hoe groter de fabriek moet zijn."

[FastRDust]

Zal me ook niks verbazen als dat zo is, grotere apparatuur om nauwkeuriger te werken

[nl noob]

Sterker nog, dat is ook zo. De lens spiegels om het beeld te verkleinen moet groter worden als het beeld nog kleiner wordt. Nog een leuk weetje: De fabriekshallen (fabs, hebben ze het zelf over) worden om de machine gebouwd, in plaats van dat ze de machine in een bestaand gebouw plaatsen. Het lijkt er op dat ASML nog aardig wat geld gaat verdienen aan hun machines. Goed voor de staatskas, dus ook fijn voor ons.

[Reactie gewijzigd door nl noob op 27 juli 2024 01:24]

[Tuningistweaker]

Mwah, Ik weet toch wel vrij zeker dat men deze machines in een schone cleanroom zetten, nadat deze x maanden de tijd heeft om de conditioneren. Het is wel waarschijnlijk dat deze fabrieken specifiek ontworpen zijn voor de EUV machines.

[amigob2]

Dat is ook zo, ik denk dat hij de tekst niet goed geïnterpreteerd heeft.
De FABs worden specifiek gedesigned voor de EUV machine, die zijn
namelijk zo zwaar en groot. Maar de FAB word wel degelijk eerst gebouwd.
Zou ook wat zijn als je 4 machines wil in a FAB moet je lang wachten tot je ze
allemaal hebt en dan de FAB bouwen.
Je hebt naast de machine ook nog een sub FAB ( die vele malen groter is
als de ruimte voor de UEV machine ) staan waar supporting machines staan
voor de EUV machine ( bv. een hele grote sterke CO2 laser van 30 kW of misschien meer ( van de Cymer site )

[Reactie gewijzigd door amigob2 op 27 juli 2024 01:24]

[Wozmro]

Ik wist niet dat ze daarvoor zo'n sterke lasers nodig hadden.

Ik heb vroeger nog aan CO2-lasers gewerkt. Die hebben een rendement van +/-10% (hoe sterker de laser hoe lager het rendement).
Uitgaande van 30kW effectief laservermogen moet er dus 270kW aan warmte afgevoerd worden door de koelinstallatie om de boel thermisch stabiel te houden. Als de spiegels niet meer goed uitgelijnd zijn wegens vervorming door te warm dan is het bye bye laservermogen en straalkwaliteit.
Daarnaast heb je ook nog de HF-generator om de laserresonator te voeden. In mijn tijd had je +/- 25kW HF-vermogen nodig voor 5kW laservermogen. Die HF-generator moest dan natuurlijk ook sterk gekoeld worden.
Dan had je ook nog de turbine (met magnetische lagering) om de lasergassen rond te pompen in de resonator. De laatste laser die ik geïnstalleerd heb was een 8kW de sturing(frequentieomvormer) van de turbine was ook watergekoeld.

In de branche waar ik werkte (metaalindustrie) is de CO2-laser wel op zijn retour ten voordele van de fiberlaser omdat die een veel hoger rendement heeft + nog wat andere voordelen. Maar misschien heeft het iets te maken met de gewenste straalkwaliteit dat men bij CO2-laser blijft bij chips maken.

[Dan the Man]

Lees eens https://en.wikipedia.org/...e_ultraviolet_lithography

[MSalters]

Ow. 532.000 Watt elektrisch vermogen voor een 200W laser. Dat is een rendement van 0.04%.

[Verwijderd]

Geen Cymer maar Trumpf

[Wozmro]

Begrijp ik het goed dat er Trumpf lasers gebruikt worden door ASML?

(Het is voor die firma dat ik gewerkt heb)

[Verwijderd]

Zeker

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 27 juli 2024 01:24]

[getlost]

Trumpf levert de drive laser (produceert de CO2 beam in de subfab) welke vervolgens in de Cymer source op tin druppels gericht wordt ("schiet"), waarmee zo plasma ontstaat dat EUV licht uitstraalt. Beide zijn dus betrokken; Cymer is inmiddels onderdeel van ASML; Trumpf is een toeleverancier.

[gjmi]

Een machine van 3x4x8 meter, daar hoef je de fabriek toch niet om heen te bouwen?

[Verwijderd]

Zo'n euv tool is wel meer dan 3x4x8. Hij bestaat uit twee hoofddelen (een laser en een euv-bron + optiek + wafer handling) die beide +- een zeecontainer groot zijn. En dan heb je nog tientallen manshoge racks met aansturing, voeding etc. Plus ruimte voor transport, onderhoud, etc. Beschikbare installaties zoals elektra, klimaat, procesgassen, koeling.
Oh ja, deze twee hoofddelen staan in verschillende ruimtes, over het algemeen op twee verdiepingen, wat door de laser overbrugd moet worden. Dat zorgt ervoor dat, bovenop de cleanroom- en klimaat-eisen, ook de eisen aan de constructie van het gebouw (maatvoering, trillingen) strikt zijn.

Dat schuif je niet zomaar even in een bestaande fab.

[Equator]

Let op: In een EUV machine worden géén lenzen gebruikt. Een lens houdt namelijk UV licht tegen

Er wordt daar gebruik gemaakt van spiegels.

[amigob2]

gebogen spiegels die dus als lens fungeren. En je dus best lens mag noemen.

[Reactie gewijzigd door amigob2 op 27 juli 2024 01:24]

[CharlesND]

gebogen spiegels die dus als lens fungeren. En je dus best lens mag noemen.

Voor de echte scherpslijpers en scrabble liefhebbers onder ons: 1 enkele lens of spiegel is een lens, een aantal lenzen bij elkaar is een objectief, gebruik je alleen glas dan is het een dioptrisch objectief, alleen spiegels een catoptrisch objectief, gebruik je een combinatie zoals in een fotografische spiegellens of een telescoop dan hebben we het over een catadioptrisch objectief respectievelijk een refractor.

[StelioKontos]

A lens is a transmissive optical device that focuses or disperses a light beam by means of refraction.

[Olaf van der Spek]

De fabriekshallen (fabs, hebben ze het zelf over) worden om de machine gebouwd,

Dat is niet echt bijzonder toch, kan me voorstellen dat dat in andere takken van sport ook gebeurd.

[FastRDust]

dus een kleine 3 mil voor een machine en dan nog 5 mil voor het gebouw eromheen XD
jah dat is ook een oplossing

[Verwijderd]

Denk eerder aan 80-100 miljoen voor een ASML euv tool.

[Gerbat]

Dat zou nog eens een koopje zijn.

[rikadoo]

Machines zijn minimaal 150 tot 200 miljoen per stuk

[StelioKontos]

los van het feit dat zo'n machine inderdaad 100-200miljoen kost, kost zo'n fabriek ook minimaal iets in die orde grootte.

[Dark_man]

Paar weken geleden is dus duidelijk geworden dat Global foundries gaat stoppen met het ontwikkelen van kleinere nodes en dus daar geen machines voor gaat aanschaffen.

Dus de vooruitzichten voor ASML zijn juist slechter geworden, hoewel er natuurlijk altijd vraag zal zijn naar deze machines maar er waren sowieso maar een paar spelers en 1 ervan is dus weggevallen en dat scheelt een slok op een borrel voor ASML.

[watercoolertje]

Er moeten meer en meer chips gemaakt worden, dus linksom of rechtsom zullen die machines toch bij ASML vandaan komen, GF die minder produceert betekend dat TSMC en Samsung meer moeten produceren...

[Fredi]

Maakt Nikon ook geen EUV-machines?

[Fulcrum2000]

Klopt, Nikon maakt die niet. ASML heeft een 100% monopoly op EUV-machines

[Tuningistweaker]

Ik heb het artikel wel langs zien komen, maar misschien niet helemaal goed gelezen. Ik dacht eruit op te maken dat GF geen zin heeft om (nu) een 7 nm node op te zetten. Dat sluit volgens mij nog niet uit dat dat ze in de toekomst toch aanhaken of proberen er bij de volgende node bij te gaan zitten. Net als bij de vorige lithografie machines, wordt het EUV platform ook steeds capabeler.

[dabronsg]

Als Global foundries de chips niet gaat maken, maken de andere spelers er meer. Aangezien een machine maar een X aantal wafers per uur kan maken zullen de apparaten die anders naar Global foundries gegaan zijn wel ergens anders onderdak vinden.

De vraag naar chips zal immers niet lager worden. Het aanbod zal wel volgen...

[Dark_man]

Het aantal machines dat afgenomen word zal echt wel minder zijn.

Ondanks dat ze een bepaald aantal wafers per uur kunnen produceren.

[MSalters]

De vraag kan wel blijven hangen op 10 nm chips, die nog met DUV te produceren zijn. Dat kan met Nikon apparatuur.

[Equator]

In een dergelijke fabriek worden meerdere cleanrooms opgebouwd en voorzien van allerlei basisvoorzieningen. Een EUV lithografie machine vereist een enorme hoeveelheid elektrisch vermogen (~2MVA) en daarom ook een enorme partij koeling. De waterkoeling en luchtbehandeling installaties nemen ongeveer nog een keer de ruimte van de cleanroom in.

En ze zetten in een dergelijke fabriek vast niet maar 1 EUV machine neer, maar waarschijnlijk een stuk of 4

[loekf2]

Vergeet ook iets als waterstof niet (voor EUV gebruikt men deep vacuum met vleugje waterstof), wat een safety dingetje is als je in het grote hoeveelheden nodig hebt.

[Equator]

Ik heb expres niet alles erbij gehaald wat ik weet, en ik weet ook bij lange na niet alles. Ook wil ik niet 'uit de school klappen'.

[Zwatelaar]

Ik had verwacht dat die fabriek op 7 nm schaal gebouwd zou worden.

[amigob2]

:-)

[robvanwijk]

Da's niet heel vreemd toch; voor werk op extreem kleine schaal hebben we meestal zeer grote apparatuur nodig. Kijk bijvoorbeeld ook naar (de detectoren in) de LHC; die zoektocht naar steeds kleinere deeltjes gebruikt ook steeds grotere machines.

[Ruud2001]

Wat is het voordeel van euv t.o.v. de techniek die TSMC gebruikt? Blijkbaar is euv niet noodzakelijk om op 7nm te werken.

[Countess]

Dus zonder EUV kan je chips op 7nm (10nm als je intels naamgeving aan houdt) maar dan moet je gebruik maken van quad patterning.

Dat betekend dat een wafer voor sommige lagen 4 keer belicht moet worden, wat met EUV in een keer kan. dus in plaats van dat wafers 4 keer door de machine heen moeten kan het met 1 keer.

buiten de kosten van de machine omgerekend beteken dat een flinke besparing in tijd en daarmee geld. maar de aanschaf is niet mals en de doorvoer (wafers per uur) van EUV machines ligt nog steeds lager als die van immersion DUV (deep ultra violet).

fixed

[Reactie gewijzigd door Countess op 27 juli 2024 01:24]

[Incolumis]

Correctie: immerSion

[amigob2]

De grootste winst zit hem in de yield, minder stappen is minder fouten.
Je kunt namelijk voor het zelfde geld ook 2 NXT3 machines kopen die 2 maal
zo snel zijn en minder vloeroppervlakten nodig hebben.

[robvanwijk]

Heel in het kort: met EUV kun je een laag van de chip in één keer belichten. Wat TSMC doet kan ook wel, maar dan moet elke laag meerdere keren belicht worden (en dus meerdere keren in en uit allerlei machines).

Meerdere keren belichten heet multiple patterning. Waarom dat werkt is een enigszins ingewikkeld verhaal, dus als je nieuwsgierig bent: ga er goed voor zitten en lees het twee of drie keer door, want het is geen eenvoudige (maar wel interessante!) kost.

[XWB]

Blijkbaar is euv niet noodzakelijk om op 7nm te werken.

Niet noodzakelijk, maar wel wenselijk. Ook TSMC gaat de overstap naar EUV maken, maar massaproductie wordt pas in H2 2019 verwacht.

[Hayertjez]

Wel leuk die mondriaan achtige kunst aan de buitenkant.

[WokeBroke]

En een diep zwembad op het dak.

[Zwatelaar]

Da’s geen kunst, dat is een QR-code.

[Wootism]

Da’s geen kunst, dat is een QR-code.

Mondriaan was z’n tijd inderdaad ver vooruit.

[robvanwijk]

Wel leuk die mondriaan achtige kunst aan de buitenkant.

Ik vind het wel toepasselijk: Nederlandse kunstwerken (want dat zijn ASML-machines toch wel? ) in het gebouw, dan ook Nederlandse kunst op de gevel!

[watercoolertje]

Onderstaand bericht is bedoeld als reactie op:
Verwijderd in 'nieuws: Samsung begint chipproductie op 7nm-procedé met euv'

Dat staat inderdaad ook in het artikel, maar 7nm is maar de helft van het verhaal, zoals je kan lezen wil ook TSMC heel graag met EUV werken want die chips zijn nog kleiner en zuiniger.

Door die tussenstap op basis van 'ouderwetse' technieken over te slaan loopt Samsung daar even mee achter ten opzichte van TSMC en daarna lopen ze juist weer even voor. Zo zal zich dat de komende jaren ook wel afwisselen...

[Reactie gewijzigd door watercoolertje op 27 juli 2024 01:24]

[RuudAnders]

Zeggen dat EUV een vervanger is van immersielithografie mist wat details. EUV is namelijk een vervanger van DUV (deep-UV), en voor duv wordt toevalligerwijs immersie van de wafers toegepast.

Wat ik begrepen heb heb je voor EUV een vacuum nodig omdat deze straling door je immersie vloeistof opgenomen wordt voordat deze ooit de wafers zou kunnen bereiken.

[robvanwijk]

Wat ik begrepen heb heb je voor EUV een vacuum nodig omdat deze straling door je immersie vloeistof opgenomen wordt voordat deze ooit de wafers zou kunnen bereiken.

Zeggen dat EUV een vacuüm nodig heeft omdat de straling wordt opgenomen door de immersievloeistof mist wat details.

EUV heeft geen immersievloeistof nodig, omdat de golflengte klein genoeg is (immersie is een truc om een natuurkundige limiet te omzeilen). En dat is maar goed ook, want EUV kan geen immersie gebruiken omdat het licht inderdaad wordt geabsorbeerd door water.

Maar dat betekent nog niet dat er een vacuüm nodig is; voor de overstap naar immersielithografie zat er geen water tussen de lens en de wafer, maar gewoon lucht (dus geen vacuüm). In eerste instantie lijkt er geen reden om niet gewoon terug te gaan naar lucht. Het probleem is alleen dat EUV ook wordt geabsorbeerd door lucht, dat is de reden dat er in de machine een vacuüm nodig is.

En voor de volledigheid: EUV wordt niet alleen door water en lucht geabsorbeerd, maar ook door glas (en... eigenlijk door zo'n beetje alles...). Waarom maakt dat uit? Omdat lenzen van glas worden gemaakt. Dat is de andere grote wijziging bij de overstap naar EUV; in plaats van lenzen wordt er gebruik gemaakt van spiegels om het licht te focussen. En ja, de spiegel absorbeert ook een flink deel van het EUV-licht..., maar kaatst een groot genoeg gedeelte terug om aan het eind van het verhaal (er zijn nogal wat spiegels nodig tussen EUV-bron en wafer) nog net genoeg lichtsterkte over te houden om lithografie mee te kunnen doen.

Als je na bovenstaande denkt "dat klinkt echt super ingewikkeld, was er geen andere oplossing?". Nee, met de regels van natuurkunde kun je uitrekenen wat de minimale feature size is die je met licht van een bepaalde golflengte kunt halen. Dan kun je "valsspelen" en een andere oplossing kiezen (lees: immersie, waardoor de berekening net iets anders wordt en gunstiger uitvalt). Maar zodra je ook daar tegen de limiet aanloopt is de enige oplossing om door de zure appel heen te bijten, een veel kortere golflengte te kiezen en de idiote hoeveelheid problemen die je jezelf daarmee op de hals haalt één voor één op te lossen. Het is niet voor niets dat alle concurrenten van ASML zijn afgehaakt. En het is niet voor niets dat ze hier (zelfs bij ASML, waar ze toch best wel een voorraadje hele slimme mensen hebben) heel lang mee bezig zijn geweest.
Elon Musk geeft zijn hardware soms hele aparte namen die verwijzen naar science fiction; denk aan droneschip "Of Course I Still Love You" en hij heeft meerdere keren gezegd dat zijn eerste Mars-raket "Heart of Gold" gaat heten. Als ASML hetzelfde zou doen, dan had de eerste EUV machine waarschijnlijk "Magic" geheten.

[Reactie gewijzigd door robvanwijk op 27 juli 2024 01:24]

[dimitrios007]

wat zou de potentie van dit aankomend techniek zijn? 1nm uiteindelijk? of zelfs nog kleiner?

[DeCo]

Op de website staat een resolutie van 13nm voor deze machine.
Is het een geupgrade versie van de Twinscan?

[pbruins84]

Die 13 nm is de golflengte van de EUV lichtbron. DUV (Deep Ultra Violet) heeft een golflengte van 193 nm.

[JanusJaap]

Nee, die 13nm is de resolutie. (en de golflengte van het EUV licht is 13.5nm)
De beste DUV (NXT:1980Di) heeft een resolutie van 38nm.
De beste EUV (NXE:3400B) heeft dus een 3x betere resolutie.

En de resolutie die in de specsheet staat van ASML, is niet 1op1 te vergelijken met wat fabrikanten een 7nm, of 10nm proces noemen.

[mutley69]

Dit wil zeggen - TSMC klaar, Samsung klaar - en Intel?
Wellicht heeft AMD de juiste route gekozen door niet meer mee te willen gaan in de race die telkenmale meer geld opslokt om kleiner te gaan. Intel bouwt elke fab opnieuw na - ook geen werkwijze die iteratief is - en dus gedoemd is om te falen.
Hoe lang blijft Intel nog meedraaien in de niet te winnen ratrace? We zullen zien.

[robvanwijk]

Hoe lang blijft Intel nog meedraaien in de niet te winnen ratrace? We zullen zien.

Tot de vorige generatie waren ze bij zo ongeveer elke nieuwe node de eerste. Eén van de redenen waarom Intel CPUs bijna altijd veel sneller waren dan AMD CPUs was omdat ze vrijwel altijd een hele node voorliepen. Ja, de ingenieurs van Intel waren ook goed in het ontwerpen van CPUs (dat ze op een kleinere node konden werken gaf ze geen automatische, gegarandeerde overwinning op AMD), maar het hielp natuurlijk wel enorm. Ik zie geen enkele reden om me zorgen te maken over Intel als ze nu één keertje een stukje achterlopen.

[LeLo]

Maar die is dan waarschijnlijk niet gemaakt met een EUV proces maar met meerdere belichtingen in een immersion DUV machine.

[watercoolertje]

Nope dat willen ze wel graag maar komt pas halverwegen 2019...