News TSMC-Fortschritte: N2 mit Defektrate wie N3, N5 und N7, großer Erfolg erwartet

[EL-Xatrix]

Wie breit sind denn die Strukturen tatsächlich?

sicher interessant für den einen oder anderen aber relevant ist das nicht wirklich.
damals (als ich das mal gelernt hab) waren so dinge wie 130nm, 110nm, 90nm und co noch die angaben über die kleinsten strukturen, ich vermute aber das das mit heutigen benennungen nicht mehr ganz so genau passt...
aber auch damals wurde schon viel getrixt und die physik versucht zu überlisten...oder bitte wie willst du mit ner lichtquelle die (bis einführung euvl) bei 193nm wellenlänge liegt zuverlässig irgendwelche 12nm auflösen und belichten.
das ist wie mit der schrotflinte auf 20m den kopf einer stecknadel wegzuschießen ohne den rest auch mit weg zu blasen...

 

[foofoobar]

oder bitte wie willst du mit ner lichtquelle die (bis einführung euvl) bei 193nm wellenlänge liegt zuverlässig irgendwelche 12nm auflösen und belichten.

"Einfach" die Masken so formen das hinter der Beugung das gewünschte raus kommt.
Ein Negativ sieht ja auch nicht so aus wie das Bild.

das ist wie mit der schrotflinte auf 20m den kopf einer stecknadel wegzuschießen ohne den rest auch mit weg zu blasen..".

Bei der Belichtung nutzt du das Licht nicht als diskretes Ereignis.

 

[EL-Xatrix]

ja die masken/reticel dafür zu machen das die belichtung unten auf dem wafer dann so rauskommt wie sie soll hab ich einige jahre gemacht...schön mit phasenwinkelverschiebungen und hilfsstrukturen die das licht brechen aber nicht abgebildet werden...
in wie weit nicht diskretes ereigniss? das licht muss ja an der richtigen stelle den photolack belichten und sollte da halt nicht zu weit streuen das dann die gewünschten strukturen nich zu breit werden.
versuche mit elektronenstrahlen direkt zu belichten gabs ja auch, aber das dauert halt zu lange für große volumenproduktion, das wäre ne alternative zu masken und wafersteppern, aber nicht wirtschaftlich genug.

nen groben überblick wie die ganze halbleiterfertigung funktioniert hab ich schon nachdem ich in dem bereich jetzt grob 25 jahre, an unterschiedlichen stellen, tätig bin.

 

[foofoobar]

in wie weit nicht diskretes ereigniss?

Ein einzelnes diskretes Photon hat keine "Streuung", sondert landet an einen "Ort".
Beeinflussen will man eine Menge von Photonen die an bestimmten "Ort" den Photolack treffen, und eine Wahrscheinlichkeit mit der man eine Menge beeinflusst ist eben nicht mehr diskret.

Quantenphysikalisch ist das nicht 100% korrekt formuliert, aber das soll hier nicht ausarten.
Deswegen auch die Anführungszeichen.

 

[Novasun]

Ich frag mich ja wo und wann da bei den Shrinks Schicht im Schacht ist.
Irgendwo muss ein endgültiges physikalisches Limit erreicht sein.

Also N1 wird auf jeden Fall noch kommen.
Und das wäre ja noch mal 50% "kleiner" als N2...

 

[EL-Xatrix]

danke für die erklärung...ja nen einzelnes photon da gezielt in den lack schießen is dann doch auch aufwendiger wie das üblicherweiße ablief...
ich sag mal früher hatte man da nen shutter und 2dutzend linsen sie das bündeln und fokusieren und in nem dünnem "strahl" in richtung des lacks lenken und dazwichen sitzt das retikel und reflektiert da wo kein licht durch soll alles mit ner chromschicht...die moderne technik ist natürlich komplizierter.
bei euvl gibts glaub 5 spiegel und die maske (auch eher nen strukturierter spiegel) sitzt vor dem "objektiv"

 

[foofoobar]

@EL-Xatrix Ich meinte diese Dinger wo man mit der Beugung "spielt"

YouTube

An dieser Stelle steht ein externer Inhalt von YouTube, der den Forumbeitrag ergänzt. Er kann mit einem Klick geladen und auch wieder ausgeblendet werden.

YouTube-Embeds laden

Ich bin damit einverstanden, dass YouTube-Embeds geladen werden. Dabei können personen­bezogene Daten an YouTube übermittelt werden. Mehr dazu in der Datenschutzerklärung.

YouTube-Embeds laden

Datenschutzerklärung

 

[Temporä]

versuche mit elektronenstrahlen direkt zu belichten gabs ja auch, aber das dauert halt zu lange für große volumenproduktion, das wäre ne alternative zu masken und wafersteppern, aber nicht wirtschaftlich genug.

Das wird in Kleinserie (z.B. zum Prototyping, an Unis und in kleineren Firmen) durchaus häufig eingesetzt.
Die Maschinen sind sehr viel günstiger und man muss keine Maskensätze anfertigen lassen (was bei modernen Nodes auch richtig ins Geld geht)

EBL hat allerdings wie schon gesagt Probleme mit Volumen und kann nicht annähernd so feine Strukturen belichten wie klassische Litho mit self allignment und Multi Patterning.

Die Bezeichnung der Strukturgößen Orientiert sich übrigens grob an der elektrischen Kanallänge. (auch wenn das nur grob passt)

Die ist allerdings schmaler als die physische Länge (Kanallängenmodulation).

Die Logikzellen, welche man daraus baut sind eh nochmal deutlich größer und dann ja auch maßgeblich durch die Interconnects und die breite der Transistoren (inklusive Power/GND Rail etc.) limitiert.

Bei TSMC N2 sind dann die einzelnen Logikzellen von TSMC selbst z.B. immer 48nm hoch und je nach Funktion unterschiedlich breit.

https://www.synopsys.com/dw/ipsearch.php?p=N2P&pg=7

 

[grabeskuehle]

Hm, wie fein kann man Elektonenstrahlen denn inzwischen richten / fokussieren?
War da nicht was, dass man schon seit längerer Zeit einzelne Atome abtasten kann?

Keine Ahnung ob sich sowas auf Großproduktion skalieren lässt.
Gibts da vielleicht irgendwelche Möglichkeiten der Parallelisierung?

 

[Skysnake]

@foofoobar
Die brauchen saube x y Achsen, mit ner Nullline, sauber beschriftet. Konsumentenfreundlch aufgearbeitet. Auf die Idee das diese Grafiken für Investoren und Industriekunden gemacht wurde, kommen sie halt nicht garnicht.

Ja, ich gebe zu, auch ich musste auch erst die Augenbraue heben bis ich es verstanden habe. Aber näher darüber Nachgedacht, enthält die Grafik jede information was der Kunde oder Investor braucht. Allein die Anordnung nach Quartalen, sollte jedem klar machen für wen diese Grafik gedacht ist. Und ja, das machen sicher auch oft Praktikanten frisch vom MIT, Berkeley, Stanford etc...

daher danke liebes cb team

Dir ist schon klar, das "Defekt" schon ne x Seiten lange Definition braucht oder? Das bezieht sich also auf irgend einen Standardtest den man macht wobei man da sicherlich auch unterschiedliche Designeichtlinien haben kann. Alles andere als ein relativer Vergleich macht überhaupt keinen Sinn um die Nodes zu vergleichen.

Zudem wird die Defektdichte nicht herausgegeben. In den PDKs für die du dein Erstgeborenen UND Zweitgeborenen verpfänden musst sind die Daten in Modellen (teilweise) hinterlegt.

Das machst du aber ganz sicher nicht öffentlich. Und wieder das sind dann dutzende wenn nicht hunderte Seiten an Erklärung bei so was altem wie 65nm oder 28nm gewesen. Ich will gar nicht wissen wie das bei den aktuellen nodes aussieht...

nen groben überblick wie die ganze halbleiterfertigung funktioniert hab ich schon nachdem ich in dem bereich jetzt grob 25 jahre, an unterschiedlichen stellen, tätig bin.

Dann solltest du doch wissen das man nur noch Beugungsbilder belichtet. Der Trick ist hier ja das die Maske größer ist und man verkleinert und so am Ende kleinere Strukturen als die Wellenlänge hinbekommt. Die Anzahl der Features bestimmt dann aber wie viel Information du in einem Bereich abgebildet bekommst und wenn ich mich recht erinnere ist da bei halber Wellenlänge dann auch Schluss.

Die Bezeichnung der Strukturgößen Orientiert sich übrigens grob an der elektrischen Kanallänge. (auch wenn das nur grob passt)

Das war bis 8nm oder so noch an der Density ausgerichtet. Bei 64 nm war es noch die Gatelänge. Irgendwann um die 28nm hat das nicht mehr gegolten und heute ist das aus meiner Sicht nur noch ein Marketingbegriff der halt sagt das es besser ist.

Hm, wie fein kann man Elektonenstrahlen denn inzwischen richten / fokussieren?
War da nicht was, dass man schon seit längerer Zeit einzelne Atome abtasten kann?

Nennt sich Rasterelektronenmikroskop oder Focused Ion Beam Mikroskop 😉

Man kann schon lange einzelne Atome bewegen. IBM hatte das mit entwickelt und Ohren berühmten IBM Schriftzug aus Atomen gebaut.

Elektronenstrahl Lithographie kann an sich schon maximal kleine Strukturen abbilden. Du musst halt die Zeit haben und ein Gerät das hinreichend genau arbeitet.

Deswegen gibt es ja die Ansätze mit Multibeam.

Bei Elektronenstrahl Lithographie ist die Belichtingszeit am Ende von der Fläche bestimmt die du berichtest nicht von der Featuregröße oder Form.

Und EINE Maske zu belichten dauert Stunden meines Wissens nach.

Man kann sich das ein bißchen wie mit den 3D Druckern vs klassischer Fertigung vorstellen.

 

[EL-Xatrix]

ja die ersteren bilder zu den hilfsstrukturen um mit der beugung zu spielen kenn ich noch aus den früheren 2000ern, damals war man mit den strukturen aber auch noch größer, ich hab damals masken für 65 und 45nm produkte hergestellt.

sicher wird das hier und da genutzt mit den elektronenstrahlschreibern, aber an ner uni und für versuche kommts halt auch nich drauf an wieviele wafer du da pro stunde produzieren kannst. ja die geräte sind vermutlich günstiger wie der maskensatz und die waferstepper dan ist aber wieder die frage was ist billiger stell ich da jetzt ne große halle voll mit "billigen" 100milionen geräten die dann noch alle ihre eigene klimakammer brauchen oder kauf ich 1-2 teure geräte und den maskensatz für den selben durchsatz?

wie fein das geht kommt eher auf die regelung an wie schnell und genau du das magnetfeld ansteuern kannst, die einzelnen elektronen sind ja eher nicht das größenproblem. da gibts sicher auch lösungen für um damit im kleinen einstelligen nm bereich zu arbeiten.
und das "abtasten" gibt es auch, nennt sich elektronen mikroskop, damit kanst du teils die einzelnen atome erkennen, sowas wird oft zur defektanalyse verwendet. oder wenn du bilder vom querschnitt eines chips siehst, die wurden höchstwarscheinlich mit sowas in der art geknipst.

 

[Skysnake]

Und wenn du mehrfach belichtest kommst du noch weiter runter. Gibt schon viele Tricks. Mach die ganze Sache aber halt immer teurer.

 

[foofoobar]

@Skysnake Mit Mehrfachbelichtung lassen sich IMHO auch keine wahlfreien Strukturen herstellen.

 

[lynx007]

Dir ist schon klar, das "Defekt" schon ne x Seiten lange Definition braucht oder? Das bezieht sich also auf irgend einen Standardtest den man macht wobei man da sicherlich auch unterschiedliche Designeichtlinien haben kann. Alles andere als ein relativer Vergleich macht überhaupt keinen Sinn um die Nodes zu vergleichen.

Zudem wird die Defektdichte nicht herausgegeben. In den PDKs für die du dein Erstgeborenen UND Zweitgeborenen verpfänden musst sind die Daten in Modellen (teilweise) hinterlegt.

Das machst du aber ganz sicher nicht öffentlich. Und wieder das sind dann dutzende wenn nicht hunderte Seiten an Erklärung bei so was altem wie 65nm oder 28nm gewesen. Ich will gar nicht wissen wie das bei den aktuellen nodes aussieht...

Das was du erzählst hat halt überhaupt nichts in einer Markteing Flipshart zu suchen. Warum sollte TSMC als Marktführer andere so tief in die Karten schauen lassen. Ich bin mir sicher, bevor es zu Verträgen, Abnahmen kommt, werde die "richtigen" Leute sich die Fundamentale Dinge anschauen.

Der Sinn und Zweck dieser Chart ist doch nur, "schaut her wie können es." "Wir haben die Probleme im Griff" "Das werden die Ausbeuten sein mit denen Sie rechenen können".
Da Ding gehört zu einem Produktkatalog. Das Produkt, die Fertungslinien. Keine Tiefgreifende Technikanalsyse. Klar wird da weichgespühlt wie es nur geht. Das Machen (leider) alle so.

Und zugeben, oberflächlich betrachet, sieht es so aus, als hätten sie N2 nicht nur genauso im Griff wie die vorigen Prozesse, sondern man kann aus Kurve sogar eine kleine steigerung ablesen. Zumindest versprechen Sie es. Und aktutt deutet zumindest nichts darauf hin das sie es nciht einheilten könne. Soll es ja auch nicht. Der Investor soll ja erst den Köder schlkucken! Sein Geld bei TSMC lassen!

Es bringt wenig sich über nen "Quelle Katalog" aufzuregen, wo alles auch hochglanz gebürstet ist, was über nicht mit dem überheinstimmt wen man es Körper seiner geliebten sieht. Das Ding soll Investoren heiß machen. Nichts anders! Es ist nicht dafür gedacht. Und das macht sie ganz gut.

 

[ETI1120]

Dir ist schon klar, das "Defekt" schon ne x Seiten lange Definition braucht oder? Das bezieht sich also auf irgend einen Standardtest den man macht wobei man da sicherlich auch unterschiedliche Designeichtlinien haben kann. Alles andere als ein relativer Vergleich macht überhaupt keinen Sinn um die Nodes zu vergleichen.

AFAIU geht es hier ausschließlich um D0 Defekte, die mit der optischen Inspektion erkannt werden. Die optische Inspektion wird in den Fabs standardmäßig zur Prozesskontrolle angewendet.

AFAIU gelten bei der Metallisierung nur komplette Kurzschlüsse zwischen den Leitern oder komplett unterbrochene Leiter als D0 Defekt.



2020 hat TSMC die entsprechende Grafik noch mit Skala gezeigt. 2 Quartale vor HVM war die Fehlerrate von N5 einen Tick unter 0,2 Defekte/cm² und 1 Quartal nach HVM zu ziemlich genau bei 0,1 Defekte/cm².

Bei N3 hat TSMC keine entsprechende Grafik gezeigt, sondern nur erklärt die Fehlerrate wäre im Bereich von N5. Es ist nun offensichtlich warum TSMC damals keine solche Grafik gezeigt hat. N3 war einen Tick schlechter als N5.

Die ganz große Frage ist nun, woher weiß TSMC dass der letzte Punkt bei der Kurve von N2 2 Quartale vor HVM lag. Termin der HVM schon fest eingeplant?

 

[Skysnake]

Gut, wenn es sich darum handelt, dann kann man das natürlich bewerten. Sollte an sich auch relativ unabhängig vom Node sein. Die kleinsten Strukturen werden ja nicht wirklich kleiner.

Aus eigener Erfahrung kann ich aber sagen, daß das nur einen kleinen Teil der Dinge ausmacht die einem in die Suppe spucken können und so zu teurem Sand am Ende der Linie führen können.