По словам Чанга, для низкозатратного производства 14-нм кристаллов требуется использовать литографические методы следующего поколения и 450-мм кремниевые пластины, однако производители капитального оборудования отстают от графика в обоих направлениях.

Для рентабельного производства необходимо изготавливать более 100 пластин в час, однако до сих пор методы субмикронной литографии (EUV) позволяют производить лишь пять пластин в час в лучшем случае, а методы с использованием нескольких электронных пучков (multiple e-beam direct write, MEB-DW) – и того меньше.

В настоящее время TSMC планирует развернуть экспериментальное производство на основе 450-мм пластин на фабрике Fab 12 в Хсинчу. Пластины большего размера позволят не только идти в ногу с законом Мура, но и уменьшить стоимость производства на 30%.

Кроме того, переход на 450-мм пластины позволит обходиться меньшим количеством фабрик, что значительно снизит затраты на рабочую силу и аренду площадей (см. рисунок).

450-мм пластины позволят снизить расходы на инженерно-техническое обеспечение и аренду

Вице-президент TSMC отметил, что основная трудность при переходе на 450-мм пластины носит, скорее, не технический, а экономический характер. Современные 193-нм иммерсионные системы позволяют TSMC работать на нормах 28 нм. Однако на 20 нм фабрикам придется использовать метод литографии с двойным экспонированием и двойным шаблоном для прорисовки более тонких линий.

На 14 нм такой метод с использованием иммерсионных систем становится исключительно дорогостоящим для многих заказчиков, поэтому TSMC через две недели приступит к тестированию экспериментальной EUV-установки от компании ASML. В настоящее время TSMC уже тестирует электронно-лучевую систему от Mapper Lithography, а в следующем году установит еще одну систему компании KLA Tencor.

По словам Чанга, если TSMC не сможет добиться производительности в 100 пластин в час с помощью субмикронной или электроннолучевой литографии, лишь немногие заказчики захотят производить продукцию по норме 14 нм из-за ее высокой себестоимости.

Тем не менее TSMC надеется перейти на этот технологический процесс в 2015 г.: «Если мы работать исключительно с использованием 193-нм технологии, это затруднит в дальнейшем реализацию методов субмикронной литографии. Несмотря на то, что стоимость EUV-системы и электронно-лучевого оборудования составляет 120 млн долл., эти установки дешевле иммерсионных систем, учитывая трудности при использовании методов двойного шаблона».

По словам Люка Ван ден Хоува (Luc Van den Hove), вице-президента консорциума Imec, EUV-системы получили широчайшую поддержку в отрасли и являются самыми перспективными установками. В текущем году они проходят испытания. За те три месяца, в течение которых Imec испытывает установку ASML 3100, была повышена ее производительность, однако достигнутые успехи довольно-таки скромные, и основная работа еще впереди.

Помимо проблем с реализацией требуемой производительности капитального оборудования TSMC предстоит освоить изготовление транзисторов новой конструкции на норме 14 нм – FinFET, т.к. Intel заявила о своих планах использовать объемные полупроводники.

И TSMC, и GlobalFoundries считают, что вплоть до 20 нм можно использовать планарные транзисторы, а на 14 нм следует совершить переход на объемные структуры – FinFET или полностью обедненный КнИ. Ван ден Хоув считает наиболее перспективной технологию FinFET, однако помимо нее, вероятно, потребуется использовать такие материалы с высокой подвижностью носителей как германий для p-каналов и III-IV для n-каналов на 10 нм.

По словам Чанга, благодаря неожиданным инновационным решениям отрасли а недалеком прошлом удалось преодолеть немало препятствий на пути освоения технологий прошлых поколений, несмотря на множество прогнозов о прекращении действия закона Мура. По мнению этого вице-президента TSMC, известные в настоящее время технологии можно использовать вплоть до 7 нм (см. рисунок).

Метод электронно-лучевой литографии (MEB-DW) в максимальной степени позволяет снизить затраты на производство