Немного о проектных нормах и о микросхемах своими руками

[@AlexanderS]

Насколько я понимаю, сейчас они уже близки к тому, чтобы обеспечить полный цикл производства, и речь идет о проектных нормах в диапазоне между 500 и 100 нм.

Да даже 500 — это ж вообще шикарно при условии:

производства микросхем хоть поштучно, без чистой комнаты и сложных требований к инфраструктуре

[@CorneliusAgrippa]

Кстати, когда речь уже идет о проектных нормах меньше где-то 65 нм, то реальный размер затвора в транзисторах и «проектная норма» начинают расходиться, причем чем ниже проектная норма, тем больше. Например, упоминающаяся в статье технология 28 нм на GlobalFoundries имеет физический размер затвора в 54-56 нм (я там занимался разработкой процессов травления, поэтому знаю точно).

К вопросу о «3D принтере в полупроводниковом производстве» — Mapper Lithography разрабатывает технологию многолучевой электронной литографии, которая позводит печатать рисунок без изготовления масок (что существенно удешевит процесс для мелких серий). Я тут как раз статью закончил про возможности этой технологии, в ближайшее время опубликую.

[@amartology]

Ждем ваш маппер уже который год, надеюсь уже дождемся наконец)
Я правильно понимаю, что полный цикл (без заказа шаблонов на стороне) на Minimal Fab без вашей технологии или ее аналога невозможен?

[@CorneliusAgrippa]

Шаблон на 500 нм будет стоить порядка 1000 долларов и делать его неделю, так что безмасочная литография тут особо не нужна. Кроме того, есть многолучевая лазерная литография (вот, например) они там 600 нм обещают.
Многолучевая электронная литография нужна, когда размер <65 нм, тогда она становится выгодной.

[@amartology]

Это один шаблон. А их надо как минимум штук десять, а для специальных применений может и штук тридцать выйти. За эти деньги можно смело сделать MPW на нормальной фабрике.

[@Gryphon88]

Глупый вопрос: при многолучевой лазерной литографией сколько дисков Эри приходится на тот же затвор? Радиус диска Эри — lambda/2NA, а если поиграть с интенсивностью, то пучком можно засвечивать площадь меньше диаметра.

[@Gryphon88]

MinimalFab — это что-то типа камер Берга? Т.е. шаблоны всё-таки придётся заказывать? Меня смущают в соседних строках Equipment List Mask Aligner и Maskless Exposure

[@amartology]

Я так понимаю, что у них есть несколько вариантов техпроцесса. Хотите — с mask aligner и заказываемыми на стороне масками, хотите — c maskless exposure (то есть аналог Mapper видимо).

[@ivbozhjev]

Можно обычную однолучевую электронную литографию

[@Terranz]

я в итоге так и не понимаю, что после первой статьи, что после этой
есть ли реальный смысл производить себе микросхемы?

[@amartology]

Есть ли реальный смысл покорять Эверест? Расходы сравнимые, практическая ценность тоже. Удовольствие от важного свершения в любимом хобби — бесценно.

Если рассматривать производство микросхем в гараже как очень дорогое и странное хобби — оно имеет смысл. Если как способ решения задач радиолюбителя — нет.
Если говорить о бизнесе по разработке микросхем и производстве их на сторонней фабрике (то, что называется fabless), то такие компании со штатом 5-10 человек существуют и в России, и за границей.

[@black_semargl]

А вот я не уверен что очень дорогое.
Не нашёл почём пластина, но на алиэкспрессе солнечные батареи продают 5*5 дюймов по 100 рублей штука, необработанная пластина будет дешевле.
Если на ней в гараже делать на девайсе аля лазерный принтер (1200 dpi = 2мкм) — ну например микроконтроллер типа STM32 (где-то миллион транзисторов) — то это 1000*1000 элементов, примерно квадратный дюйм займёт — 25 штук на пластине, 4 рубля штука.
Плюс химикаты, работа… хз сколько, но вряд ли поднимет цену более чем в 100 раз.
А девайс DVD-класса точности позволит уже доли микрона…
Т.е. одну штуку делать конечно дорого, но более-менее массовое производство под заказ…

[@amartology]

Оборудование, к сожалению, не «девайс а-ля лазерный принтер», а сотни тысяч долларов даже по очень скромным подсчетам — кроме литографии есть еще имплантация и много других технологических процедур.
Если бы вопрос был в лазерном принтере, то вот этой статьи и полутора сотен комментариев к ней просто не было бы)
А сейчас получается, что сделать несколько десятков субмикронных чипов на настоящей фабрике стоит дешевле, чем в своем гараже собрать оборудование, способное хотя бы PMOS из четырех масок суметь.

[@rvbglas]

21, а не 2. 25400 мкм/1200.

[@black_semargl]

Да, насколько помню там нолик должен был быть написан, почему-то не нажался, расчёт дальше верный.

[@balamutang]

Ну как показывает статья- есть желающие, которые заказывают на стороне мелкие партии уникальных микросхем, почему бы им не производить их самим при технической возможности в виде minimalFab? Есть много мелкосерийной продукции, которой большая серия не светит, вроде музыкальных синтов и примочек, но кастомные микросхемы там смогли бы позволить сохранить ноухау и снизить себестоимость продукции

[@doga]

спасибо автору и CorneliusAgrippa за статьи, прочел эту статью дважды и с большим интервалом, но не понял, чего добиваются дальнейшим уменьшением техпроцесса, если цена за изготовление растет, а энергопотребление не уменьшается, как это бывало раньше. Стоимость кристалла при массовом производстве видеокарт тоже маловажна — остается только миниатюризация, или я что-то явно пропустил?

[@amartology]

Увеличивают производительность за счёт упаковки на той же площади большего числа транзисторов. Энергопотребление на транзистор продолжает падать (а на кристалл — не увеличивается). Возьмём, к примеру, пресловутые майнеры, которые сейчас один из важных драйверов перехода на первые технологии — им рост производительности очень важен. А ПЛИС важен рост количества транзисторов на кристалле, чтобы реализовать конфигурацию и межсоединения.
В тех цифровых приложениях, где рост производительности не критичен, многие остановились в районе 28-20 нм. Например, сейчас и TSMC, и Global foundries активно развивают технологические платформы для интернета вещей — 28-20 нм, низкое энергопотребление, много дополнительных функций.

[@doga]

спасибо! Про майнеры очень кстати пример: можно ли «предположить», что взлет всего этого дела был также (без афиширования(?)) поддержан и крупнейшими производителями микросхем? Аналогично Олег Артамонов писал про нескрываемую дотационную поддержку Raspberry соответствующим производителем проца. Именно этим он объяснял нереально низкую цену Raspberry в сравнении с вышедшими позже решениями в той же нише.

[@amartology]

Что значит без афиширования? TSMC вполне открыто перечисляет майнеры как один из драйверов продаж тонких проектных норм и называет их в числе первых проектов по запускаемым сейчас 7 нм.
Но там дело не в поддержке фабрик, просто есть большой запрос, дизайн-центры делают соответствующие проекты, а фабрики их производят.

[@hidoba]

У Sam Zeloof (того школьника из США, который делает микросхемы в гараже), для литографии используется обычный DLP-проектор с линзами и механизм XY смещения экспонируемого кремния, экспозиция происходит множество раз. Что мешает использовать нечто подобное с коротковолновым светом и действительно делать чипы дома?

[@amartology]

В основном химия и стоимость оборудования. Скажем так, если вам интересен именно процесс создания и не так важен конечный результат, то можно попробовать делать чипы дома. А если вам интересен результат, то за те же деньги можно сделать немного более крутой чип на полноценной фабрике.