Mentor: utvecklingen tar inte slut vid 20 nm

20 nm blir den första halvledarprocessen som inte ger den kostnadsbesparing som vi är vana vid att få med en ny processnod. Men det kommer inte att stoppa kapplöpningen mot allt finare geometrier. Det var budskapet från Mentors vd och styrelseordförande Wally Rhines när har inledde företagets användardag i Kista förra veckan.

Det som brutit Moores lag och därmed trenden med allt billigare transistorer är alla trick som halvledarindustrin tvingats ta till för att få litografin att fungera. Det handlar om att våglängden hos ljuskällan är alldeles för lång för att fungera ihop med maskerna.

Resultatet är tekniker som ”double patterning” och ”double etch”, som gör att det krävs fler steg i tillverkningen än tidigare. Och vid 14 nm och 16 nm tillkommer dessutom FinFET-transistorerna som enligt Wally Rhines ökar kostnaden med ytterligare 20 till 40 procent.

– Extremt UV-ljus skulle redan ha tagit över och det ser lovande ut men antagligen inte vid 10 nm utan troligen först vid 7 nm, säger Wally Rhines.

En annan lösning är att gå över till större skivor. Det ger samma kostnadsbesparing som en ny processnod. Visserligen pågår arbetet med 450 nm, men det går trögt och kommer antagligen inte att att hända på 16 eller 14n nm utan tidigast på 10 nm, men i så fall först när noden har varit i produktion en tid.

– Det som gör att vår industri växer är nya tekniska problem. Enbart tekniker som förbättrar upplösningen i litografin genererar 250 miljoner dollar i år. Även FinFET-transistorer är bra för EDA-industrin.

Han passade också på att raljera med både TSMC och Globalfoundries som var snabba med att svara på Intels lansering av FinFET-transistorer men som slirar på sanningen.

– TSMC har en konventionell 20 nm-process. Genom att addera FinFET-trasistorer blev det en 16 nm-process.

– Globalfoundries har också en 20 nm-process med FinFET-transistorer men kunde inte kalla den för 16 nm, det fick bli 14 nm.

Men tillbaka till temat, varför ger inte 20 nm den halvering av priset för en transistor som Moores lag förutspår?

Wally Rhines har gått igenom alla led i kedjan, från utrustningsleverantörerna, kapslingsföretagen, testföretagen, EDA-företagen, foundryna, halvledarbolagen, kontraktstillverkarna och slutligen elektronikföretagen men ingen av branscherna har lyft sina marginaler även om man såklart hittar enskilda undantag som TSMC, Qualcomm, Apple och Samsung.

Stoppar verkligen utvecklingen vid 20 nm?

– Ju närmare man kommer ett problem desto mer genomförbart blir det. Även om branschen inte får den kostnadsbesparing den vant sig vid kommer utvecklingen mot nya processnoder att fortsätta inte minst för att de ger effektbesparingar.

– Jag är säker på att det kommer nya innovationer. Ta bara minnen. De står för 95 procent av alla transistorer vi använder. Det finns många idéer som kan ge en till två gångers kostnadsbesparingar. Bland annat tredimensionella flashminnen och stackade minnen ovanpå logik. Tittar man längre fram finns tekniker som spinntronik och bioteknik. DNA skulle faktiskt vara den ultimata hårddisken, säger Wally Rhines optimistiskt.