Taiwan claimt productie sram met 16nm-procedé

Een onderzoeksinstituut van de Taiwanese overheid heeft sram met een 16nm-procedé geproduceerd en richt zich inmiddels al op 15nm. De ontwikkeling maakt een versnelde overstap van het huidige 45nm-procedé mogelijk.

De National Nano Device Laboratories, onderdeel van het Taiwanese onderzoeksinstituut National Applied Research Laboratories, heeft met behulp van een technologie genaamd nano injection lithography een 16nm-sram-chip ontwikkeld, meldt Taiwan Today. Sram is sneller en zuiniger dan dram, maar de productie ervan is een stuk duurder. Het geheugentype wordt onder andere gebruikt voor de cache van processors.

Sram wordt op dit moment op 45nm geproduceerd en de halfgeleiderindustrie maakt zich op voor de overstap naar 32nm. De ontwikkeling van de 16nm-chips laat zien dat de productie op dit procedé binnen handbereik is. Volgens Yang Fu-liang, directeur van NDL, zorgt het 16nm-sram voor een negen keer zo hoge capaciteit per chip als met 45nm-sram mogelijk is. Verder zou volgens hem de chipgrootte met 60 procent teruggebracht kunnen worden en kan het verbruik met de helft dalen.

Het onderzoekscentrum zou volgens DigiTimes samenwerking zoeken met de chipmakers Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, United Microelectronics Corporation en Macronix International Company om de ontwikkeling van een 15nm-procedé mogelijk te maken.

Reacties (30)

Ik had ook begrepen dat de halfgeleiderindustrie bij elke overstap tegen een x aantal problemen aanloopt die eerst opgelost dienen te worden. Misschien is daarom de stap van 45nm naar 16nm dan ook wel te groot en dient eerst de volledige stap naar 32nm gezet te worden.

Bij het verkleinen van elke chip loop je inderdaad tegen problemen aan, het is echt geen kwestie van een andere machine pakken en klaar is kees. Veel optredende problemen (shorts, gaps, leaks, etc) kunnen geautomatiseerd worden gevonden (al in het design middels design rules of via een litho simulator) en vaak ook automatisch gerepareerd, maar hoe kleiner je gaat hoe meer problemen en hoe moeilijker ze op te lossen zijn. Daarbij moet dus ook alle software voor design rule checking, LVS (layout vs schematic) correctness, litho hotspot checking etc. aangepast zijn voor het kleinere procede met alle bijkomende factoren (wellicht andere resist, andere belichting, aanpassingen aan het masker, patterning, etc. enz). Erg ingewikkeld dus en voor elke stap kleiner (en voor elk design anders) weer een enorme keten aan aanpassingen en investeringen om met fatsoenlijke yield (opbrengst van correct functionerende chips vs. niet-werkende exemplaren) op volume te produceren.

RAM is in deze een speciaal geval, dat bestaat vrijwel geheel uit 1 grote copy-paste van de hele tijd dezelfde structuren met heel veel rechte traces en weinig 'moeilijke' topologie. Dus makkelijk om te verifieren en repareren. Een CPU is daarbij vergeleken echt een totaal ander beest.

Edit @trodgor:
Klopt helemaal, beetje onhandig geformuleerd hierboven

[Reactie gewijzigd door johnbetonschaar op 16 december 2009 16:31]

1 kleine correctie: yield = opbrengst van correct functionerende chips t.o.v de gehele productie. Een percentage dus, liefst zo dicht mogelijk tegen de 100%.

nog 1 kleine correctie: in chipland is de yield doorgaans de opbrengst correct functionerende chips uit 1 wafer.

in de regel heb je uitval in de chips aan de rand van de (ronde) wafer, hoe minder nanometers, hoe meer chips je uit 1 wafer kunt halen.

De laatste correctie dan: yield is een grootheid, geen eenheid. Daar een eenheid uit af proberen te leiden is dus onzin, maw, jullie hebben alle drie gelijk.

Heeft iemand een idee hoeveel bijvoorbeeld 1 MB SRAM kost? Zou dit in de toekomst DRAM kunnen vervangen voor nog sneller werkgeheugen?

Een euro of 3 per MB als je groot 1MB chips inkoopt: http://nl.farnell.com/bsi...8-2-4-5-5v-smd/dp/1488942.

Echter gaat dit om redelijk low performance SRAM vergeleken met de SRAM in processoren etc. Ik denk niet dat SRAM de komende 15 jaar DRAM zal vervangen, daar blijft het veel te kostbaar voor. SRAM neemt vele malen meer ruimte in beslag per bit dan DRAM.

Ook denk ik niet dat SSD's het werkgeheugen gaan vervangen, DRAM heeft een oneindig aantal read en write cycles waar SSD's een beperkt aantal write cycles hebben.
Verder is DRAM in staat om al vele tientallen gigabytes per seconde te verwerken waarbij SSD's nog flink achter blijven (en ja op een paar exoten na die flinke RAID chips en controllers gebruiken zal dat de komende jaren zo blijven) en dan heb ik nog niet gesproken over de gigantische latencies die SSD's hebben tov DRAM en SRAM.

[Reactie gewijzigd door Sphere- op 16 december 2009 17:19]

Om er getallen aan te hangen: DRAM gebruikt 1 transistor en 1 condensator per bit. SRAM gebruikt 6 transistoren per bit. Je hebt dus 3~6 meer bits per mm² met DRAM.

Overigens zie ik wel een grotere rol voor SRAM. Je zou aan 1GB SRAM genoeg hebben, als je een SSD hebt. Ja, je moet vaker pagen met maar 1GB, maar boeit dat? Een page-in van 4KB vanaf SSD is geen grote ramp.

zal in principe wel moeten, want straks zijn de SSD's even snel als het werkgeheugen.

Is de volgende stap dan 32nm, of gaan ze meteen door op 16?

ik denk niet dat er meteen 16 nm gebruikt wordt. De koper moet aan het lijntje gehouden worden en zou anders een hoop omzet verloren gaan op de 32 nm techniek

NNDL heeft één of enkele chips geproduceerd. Dat is nuttig voor twee dingen:
- laten zien dat, op die schaal, werkende schakelingen kunnen bestaan
- laten zien dat, op die schaal, productie überhaupt mogelijk is

Er zijn nog twee stappen over:
- laten zien dat, op die schaal, massaproductie mogelijk is (= nieuwe machines ontwerpen)
- tientallen of honderden bedrijven laten overschakelen op die nieuwe machines (= nieuwe machines aanschaffen)

Het eerste kost jaren en vele (tientallen?) miljarden aan R&D. Het tweede gaat ook niet snel en kost nog veel meer (denk eraan dat de prijskaartjes van deze machines vaak in miljoenen gaan, en dat er tientallen machines nodig zijn voor een enkele productielijn).

De koper moet aan het lijntje gehouden worden en zou anders een hoop omzet verloren gaan op de 32 nm techniek

Ik word echt heel moe van de idioten die kennelijk echt denken dat er een globale samenzwering is die techniek achterhoudt om er geld aan te verdienen. Jij denkt dat alle duizenden bedrijven in de semi-industrie afspraken met elkaar maken om vooruitgang tegen te gaan zodat er meer verdiend kan worden op oudere apparatuur? Jij denkt dat bedrijven als Intel, Samsung of TSMC niet liever klanten winnen of kosten besparen door over te gaan op de nieuwste technologie?

Dit is een nieuwe doorbraak uit een laboratorium. Dit is niet direct bruikbaar, het is een proof of concept. Het duurt nog jaren voordat deze technologie op grote schaal bruikbaar zal zijn. Er is een reden dat we nu nog maar op 45nm zitten en komend jaar pas naar 32nm gaan, en dat is dat het momenteel gewoon nog niet mogelijk is om op grote schaal kostefficient 22nm chips te maken. Dat duurt nog een jaar of 2 a 3 en tientallen miljarden aan investeringen. 16nm is nog amper in het ontwerpstadium. Niemand is daar klaar voor. Dat gaat werkelijk honderden miljarden aan investeringen en vele vele manjaren aan research kosten voor we daar zijn.

[Reactie gewijzigd door Snoitkever op 16 december 2009 17:35]

Uh.. JA. Dat noemen ze wet van Moore.
Dat is gewoon een schema die moet worden aangehouden om zoveel mogelijk te verdienen. Als ze 2 harder dan dat doorontwikkelen hebben ze nog voordat de oude generatie is afgeschreven, al weer een nieuwe generatie gecreeerd. Dan worden er dus generaties overgeslagen en dat kost geld.

Ook omdat er niet oneinig lang doorontwikkeld kan worden willen ze natuurlijk zo lang mogelijk melken totdat ze weer een stap verder gaan.

En er zijn niet duizenden bedrijven. Bijvoorbeeld voor lithographiie machines, waar chipfrabrikanten van afhankelijk zijn, zijn er maar een handvol die er toe doen, wereldwijd.
Met de chipfabrikanten is het ongeveer net zo.

[Reactie gewijzigd door chielsen op 16 december 2009 17:57]

Uh.. JA. Dat noemen ze wet van Moore.
Dat is gewoon een schema die moet worden aangehouden om zoveel mogelijk te verdienen. Als ze 2 harder dan dat doorontwikkelen hebben ze nog voordat de oude generatie is afgeschreven, al weer een nieuwe generatie gecreeerd. Dan worden er dus generaties overgeslagen en dat kost geld.

Daarom loopt Intel ook altijd minimaal een half jaar voor op welke andere fabrikant dan ook. Omdat die anderen nou eenmaal graag de schijn ophouden dat het niet sneller kan, en dan gunnen ze Intel wel die koploperspositie, omdat Intel altijd zo vriendelijk terug doet naar de competitie.
Daarom is elk Intel procedee ook altijd beter dan dat van de concurrent. Omdat die liever de schijn ophouden dan beter verkopen.
Daarom is er ook geen enkele chipbakker ooit geweest die significant sneller was met ontwikkeling van hun volgende procedee, omdat het een groot complot is van al die bedrijven.

Bijvoorbeeld voor lithographiie machines, waar chipfrabrikanten van afhankelijk zijn, zijn er maar een handvol die er toe doen, wereldwijd.

Ja, en waar denk je dat die de onderdelen van die machines vandaan halen? Van honderden bedrijven met elk een eigen specialisatie in specifieke onderdelen voor die machines.
En daarnaast zijn er nog weer honderden bedrijven die zich bezig houden met de tools om die machines heen, testing tools, ontwerptools, binning tools, etcetera

Met de chipfabrikanten is het ongeveer net zo.

Een handjevol, dat dacht ik ook wel. Volgens mij moet je eens naar de werkelijke cijfers kijken. Zelfs de top-20 bij elkaar heeft maar 63 procent marktaandeel, dus er zijn nog tientallen tot honderden bedrijven die minder dan 1.3 procent marktaandeel hebben.

Jij denkt dat bedrijven als Intel, Samsung of TSMC niet liever klanten winnen of kosten besparen door over te gaan op de nieuwste technologie?

Niet als hun oude technologie meer oplevert. De Intel Cores en oude Pentiums leveren een veel hogere winstmarge op dan de Atom's, dus nee, Intel wilde helemaal geen klanten winnen door over te gaan op nieuwe 'energiezuinige' technologie. Dat kost immers R&D uitgaven etc. Vandaar dat ze ook geen energiezuinige ARM's doen, terwijl ze juist daar enorm veel nieuwe klanten kunnen winnen.

Liever blijven ze op hun oude honk, de 'high performance' x86 CPU's; daarop zijn de marges veel hoger, en inzetten op nieuwe technologie (SoC's e.d.) levert ze veel lagere winstmarges op. Dus nee, ze doen het niet liever maar schoorvoetend onder dwang.

Niet als hun oude technologie meer oplevert. De Intel Cores en oude Pentiums leveren een veel hogere winstmarge op dan de Atom's, dus nee, Intel wilde helemaal geen klanten winnen door over te gaan op nieuwe 'energiezuinige' technologie.

Waar lees jij iets over chiparchitectuur? Ik had het over halfgeleider-technologie, een markt waar in tegenstelling tot de (consumenten-) CPU markt wel echte concurrentie is.

Je hebt gelijk. Op mijn werk ben ik ook altijd bezig met prototypes van nieuwe technieken (TRL 1 tot 4). (http://en.wikipedia.org/wiki/Technology_readiness_level)
Regelmatig zitten er technische hoogstandjes in die op congressen hoge ogen gooien, prijzen winnen, patenten en publikaties in vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften opleveren.
Iedereen is het er dan over eens dat dat de wereld zal 'veroveren'. Vijf jaar later is zo'n product dan nog steeds in ontwikkeling en hooguit in TRL 6 of 7 beland.

Voordat er massaproductie (TRL 9) is ben je echt jaaaaren verder. Nu hoeft dat bij geheugenchips en dergelijke niet zo lang te duren, want het is vaak verfijnen van bestaande technieken, maar even op 16 nm gaan produceren, zo makkelijk ligt dat echt niet. Dat kost echt heel veel tijd, dus geld.

Ik denk dat ze dat in deze tijden waarin geheugen praktisch gratis word weg gegeven inderdaad graag zouden willen doen, maar er is natuurlijk ook een kans om de concurent te snel af te zijn en beginnen met SRAM te bakken.

Twee scenarios waarvan de wat kartelvorming to gevolg kan hebben.

Lijkt me net als in andere bedrijfstakken dat je niet 1-2-3 even je langere termijn planning omgooit: je machines, opleidingen, inkoop van grondstoffen. Dat kan je niet eventjes 'overslaan'.

Dit is geen productiewaardig proces, het is een eerste stap op de lange lange weg naar 16nm. Intel heeft ook al een wafer met werkende 22nm chips laten zien, maar dat wil niet zeggen dat het productiewaardig is. Dit soort nieuws zie je om de zoveel tijd langskomen en is dus niet echt nieuwswaardig. Het is misschien een doorbraak, maar zo zijn er al sinds de jaren 60 elke paar maanden dergelijke doorbraken. De gebruikte technologie en de eigenschappen ervan kunnen interessant zijn voor insiders, maar vanaf een afstand bekeken is er weinig nieuws te melden.

[Reactie gewijzigd door Snoitkever op 16 december 2009 17:27]

Is de volgende stap dan 32nm, of gaan ze meteen door op 16?

De volgende stap is 16nm, want de huidige stap is al 32nm. De nieuwste CPU's van Intel zijn immers al 32nm.

Volgens Yang Fu-liang, directeur van NDL, zorgt het 16nm-sram voor een negen keer zo hoge capaciteit per chip als met 45nm-sram mogelijk is. Verder zou volgens hem de chipgrootte met 60 procent teruggebracht kunnen worden en kan het verbruik met de helft dalen.

Ik neem aan dat dit stukje OF/OF is toch?
Lijkt me niet dat ze én 9x zo hoge capaciteit kunnen bieden én daarbij 60% oppervlakte kunnen intrekken.

Des al niet te min, prima prestaties van 45nm naar 16nm is in mijn ogen echt een mega stap. In ieder geval fijn om te weten dat er nog leven is ná de 32nm procedé (kunnen we die nog even overslaan)

22nm komt volgens mij nog tussen 32 en 16

Ik neem aan dat dit stukje OF/OF is toch?
Lijkt me niet dat ze én 9x zo hoge capaciteit kunnen bieden én daarbij 60% oppervlakte kunnen intrekken.

als je het leest kan je concluderen dat het EN/EN is. Eigenlijk EN/EN/EN, omdat je het stukje van

en kan het verbruik met de helft dalen.

niet hebt meegeteld. Dit beweert overigens directeur Yang Fu-liang van NDL. Of het echt in de praktijk zo wordt, just wait and see zou ik zeggen.

Verder prima dat ze vooruit lopen op het heden. Dit geeft weer aan dat nog sneller en beter kan.

Het zal nog wel even duren voor 16nm chips massaal en goedkoop geproduceerd kunnen worden, dus de volgende logische stap is 32nm zoals het artikel overgens ook al aangeeft.

de halfgeleiderindustrie maakt zich op voor de overstap naar 32nm.

De volgende stap zal 32 nm zijn. Chip fabrikanten doen dit stap voor stap om complicaties het hoofd te kunnen bieden. Kan me nog iets herinneren over transistor stroom lekken die ontstonden.

hmm eerst de stap naar 32nm maar de productie van 16nm moet eerst maar beter en goedkoper moeten als het zo duur is, dan kun je beter deze methode verbeteren voordat je er meteen op overstapt, verder zal 32nm al een grote winst zijn vergeleken met 45nm

Wel een mooie prestatie maar pas als ze ook in volume en tegen concurrerende kosten kunnen produceren wordt het echt interessant. Werkende chips produceren op belachelijk kleine processen is al vaker gelukt, IBM en Intel hebben al testopstellingen die werkende 22nm logic IC's (veel lastiger te verkleinen dan RAM) hebben geproduceerd.

Goedzo. dan gaat het energie verbruik weer omlaag en de capaciteit omhoog en de snelheid ook. Maar wat ik zelf nog belangrijker vindt is dat de Ram geheugen prijzen weer eens gaan dalen. Ik vindt de recente prijs verhogingen op het ram geheugen niet meer eerlijk een kitje van 6gb 1600mhz van ocz kost nu al gouw tegen de 200 euro aan van de zomer koste deze nog €89-105 absurt gewoon. Maar zelfs de 4gb kitjes zijn absurt duur geworden eerst had je er een voor 60-70 euro nu betaal je dik 100+ euro voor 1333mhz.
of dit nu ligt aan de introductie van windows 7 boeit me niet want zelfs het ddr2 geheugen is flink duur geworden daar betaal je nu bijna meer voor zelfs dan voor ddr3. Ik weet niet wat het is maar ik denk zelf dat de concurrentie er een beetje uit is. Ik bedoel dat de bedrijven die voor heen concurreerde failiet gegaan zijn en dat de nu nog overgebleve grote spelers er op in spelen door de prijzen nu eens flink omhoog te krikken ofzo. Maar met kleinere transistors moet het wel weer mogelijk worden om de prijzen omlaag te doen. De vraag naar ddr3 is ook flink toegenomen dus daar kan het ook aan liggen. Maarja hopelijk wordt het allemaal weer een beetje normaal de komende tijd. Ik houd er van om leuke buget systemen voor vrienden en familie te bouwen

[Reactie gewijzigd door Mietex op 16 december 2009 21:03]