Discussion :

[dourouc05]

La concurrence est de plus en plus rude pour les fabricants de semi-conducteurs : ainsi, le géant de ces dernières décennies, Intel, n’est plus que le deuxième producteur de puces en volume, devant céder la première place à Samsung. Récemment, ce même Intel a annoncé ne pouvoir lancer sa production de puces en 10 nm que l’année prochaine (les premiers plans faisaient état d’un objectif de 2015…). En même temps, TSMC annonce le début de la production de puces en… 7 nm. Tout en respectant les délais annoncés.

Les processus de fabrication de semi-conducteurs évoluent sans cesse, avec une finesse de gravure de plus en plus faible : chaque transistor d’une puce prend ainsi moins de place. Ceci a deux impacts : sur une même surface, on peut positionner plus de transistors (donc effectuer des opérations plus vite, par exemple) ; de plus, un transistor plus petit a tendance à moins consommer d’énergie (tout bénéfice pour l’autonomie des machines). Cependant, depuis quelques années, ces procédés s’approchent des limites de la physique. Conséquence ? Il devient de plus en plus difficile de proposer des améliorations.

Le nouveau processus de TSMC, le bien nommé 7FF (pour FinFET 7 nm), est très attendu par l’industrie : il permet de réduire de septante pour cent la taille des puces (à nombre de transistors égal), la consommation électrique de soixante pour cent ou d’augmenter la fréquence de trente pour cent (ou une combinaison de ces trois axes) par rapport au plus utilisé jusqu’à présent, le 16FF+. Jusqu’à présent, TSMC annonce avoir dix-huit clients utilisant effectivement ce processus, une cinquantaine de produits différents devraient sortir des usines d’ici la fin de l’année, pour des applications aussi diverses que des puces mobiles, des processeurs pour serveur, équipement réseau, graphismes, cryptomonnaies ou encore intelligence artificielle.

La technologie 7 nm succède ainsi très rapidement au 10 nm, qui n’était pas prévu pour durer : seule une poignée de clients l’a utilisé pour certaines applications spécifiques, notamment les puces mobiles. En effet, les gains n’étaient pas assez importants pour justifier l’adaptation ou le développement de conceptions de puces pour ce processus. La chose est inversée avec le 7 nm.

D’un point de vue technique, le 7 nm de 2018 utilisera toujours les techniques habituelles de fabrication des puces, c’est-à-dire la lithographie à ultraviolets profonds (avec une longueur d’onde de 193 nm). En d’autres termes, il ne s’agit pas d’un énorme investissement pour passer à la production de 7 nm. Cependant, les temps de production s’allongent fortement : par des techniques d’exposition multiple, il est possible de dessiner très précisément des transistors sur du silicium (ce que font tous les fabricants de semi-conducteurs actuellement).

L’année prochaine viendra la seconde génération de ce processus : le 7FF+ utilisera plutôt la technique des rayons ultraviolets extrêmes. La densité de transistors devrait augmenter de vingt pour cent et la consommation électrique de dix pour cent (à complexité et fréquence égales) par rapport au 7FF de base. Les prototypes de puces sont encourageants : le taux de rebut et la performance sont améliorés par rapport au 7FF sur une puce standard (une mémoire statique de 256 Mo). La production en volume devrait arriver mi-2019. En 2020, la production en 5 nm pourrait débuter, toujours avec ces rayons ultraviolets extrêmes.

Tout ceci laisse quelque peu rêveur, quand on pense aux difficultés d’Intel pour la mise en production de son procédé en 10 nm. L’écart entre les deux firmes n’est pas aussi grand qu’il n’y paraît : les nomenclatures en nanomètres sont purement marketing ; en réalité, le 7FF de TSMC est proche des annonces d’Intel pour son processus 10 nm. Après plus de deux décennies de suprématie (Intel a toujours été plusieurs années en avance sur la concurrence à ce niveau), on dirait bien qu’il faudra partager la place de leader.

Source : TSMC Kicks Off Volume Production of 7nm Chips.

[Garunix]

"septante"

[dourouc05]

Pour information, oui, ce mot existe, par exemple dans le Larousse : http://www.larousse.fr/dictionnaires...septante/72181.

[Cyanobacterius]

Les belges utilisent septante et nonante.
Et du point de vue logique c'est même mieux.
La langue a aussi ses incohérences.

[dourouc05]

TSMC est extrêmement confiant sur ses capacités à battre Intel à plates coutures au jeu du meilleur processus de fabrication de semi-conducteurs — un scénario encore inédit, Intel ayant toujours eu une avance considérable sur la concurrence jusqu’à présent, qui s’est réduite petit à petit. La dernière communication, en mai dernier, indiquait que TSMC arrivait à produire des puces en 7 nm avec des techniques classiques (ultraviolets profonds), un processus dénommé CLN7FF (ou N7).

La dernière annonce à ce sujet est plus révolutionnaire : TSMC arrive à produire des puces en 7 nm avec des ultraviolets extrêmes, une nouvelle technique qui a pris des années pour se stabiliser et arriver à devenir utilisable. Ce processus N7+ n’apporte pas grand-chose par rapport au N7 plus classique (une densité de transistors augmentée de vingt pour cent, une diminution de la consommation énergétique entre six et douze pour cent à complexité et fréquence constante), mais prépare la voie pour de futurs processus. Un premier processeur est ainsi prêt pour la production en N7+ (les masques sont réalisés et disponibles au niveau de l’usine). TSMC annonce que le processus N7+ est en cours d’adaptation pour de nouveaux secteurs, notamment l’automobile — ce qui indique qu’il restera en place un certain temps, contrairement par exemple au processus en 10 nm.

TSMC a aussi dévoilé ses progrès sur la fabrication de semi-conducteurs en 5 nm (CLN5FF) : les processeurs seront construits presque atome par atome (5 nm correspondent approximativement à vingt atomes de silicium). En résumé, tout se passe bien, les usines seront prêtes à temps (production risquée en avril 2019, en volume au deuxième trimestre 2020). Les améliorations par rapport au 7 nm seront tangibles : une densité de transistors grandement améliorée, de l’ordre de quarante-cinq pour cent ; une augmentation de fréquence de quinze pour cent (à complexité et consommation constantes) ; une réduction de consommation énergétique de vingt pour cent (à fréquence et complexité constantes).

Source : TSMC: First 7nm EUV Chips Taped Out, 5nm Risk Production in Q2 2019.

[Steinvikel]

je me permet de recopier en partie un de mes anciens post sur le même sujet (ici) :

rayon atomique : de 30 à 300 pm
rayon nucléique : environ 1/10'000e (ième) du rayon atomique
longueur d'une liaison chimique : de 70 à 270 pm
Pour faire simple, un atome (et son nuage d'électron) mesure entre 0,03 et 0,3 nm... la taille de leur noyau est 10 000 fois plus petite... et la distance séparant 2 atomes liés oscille entre 0,07 et 0,27 nm.

Et pour les matières utilisés dans la nanoélectronique, on peut même restreindre à :
un rayon atomique (noyau) mesure de 0,1 à 0,15 nm, et la longueur d'une liaison atomique entre 0,15 et 0,20 nm.
On imagine donc assez facilement qu'un énorme problème surviendra dans une dizaine d'années, arrivé à 0,5 nanomètre de précision (la largueur de l'atome + sa liaison). Et encore avant par des problèmes lié à leur proximité (rayonnements de champs, inductif ou capacitif), à leur finesse (effet tunnel, etc.).
Les lumières EUV utilisés actuellement pour graver les CPU ont une longueur d'onde entre 100 et 10 nm (13,5 nm pour Samsung). Par quelques astuces, on peut graver plus fin que la longueur d'onde (pas énormément mais c'est intéressant de le souligner).

On peut donc raisonnablement comprendre que le premier facteur limitant, avant la taille des liaisons atomiques, c'est la taille de la longueur d'onde du faisceau lumineux, et la pureté des matériaux utilisé (exempt de défauts).
...et ensuite, d'avoir le matériau optique (lentille, etc.) résistant à la traversé d'une telle puissance lumineuse. Je sais plus combien d'exposition à 250W tien le matos actuel en EUV, mais de mémoire ils changent le coeur de l'optique une fois par mois... pas par an ! ^^'
...et ils ont ramé avant d'arriver à pouvoir produire 250W à cette longueur d'onde, et dans le même moment, ils ont aussi douillé pour fabriquer une optique qui "dure" sans se ruiner.

10nm et 7nm sont des termes marketeux, encadré par l'ITRS.
Pour plus d'info : feu hardware.fr/news/...
Si à première vu "10" et "7" semblent bien distincts : 30% de moins (dans un sens), 45% de plus (dans l'autre sens). Les différents processus de fabrication propre à chaque fondeur rend ce terme bien plus flou, à tel point que le 10nm de machin et le 7nm de bidule, affiche en pratique, un pitch presque identique.
On peut rajouter à ça que en plus de l'ITRS, chacun à sa définition de "finesse de gravure".