Тренды в микроэлектронике: вызовы и новые технологии

На протяжении многих лет производительность полупроводников возрастала благодаря миниатюризации на этапе front-end. Однако с переходом к технологиям менее 10 нм лишь два контрактных производителя, TSMC и Samsung, смогли наладить массовое производство, а Intel только начинает увеличивать объемы выпуска. С уменьшением размеров узлов возникают серьезные проблемы, такие как короткие каналы, паразитные ёмкости и утечки тока, что затрудняет дальнейшую миниатюризацию и увеличивает затраты.

Переход от 90 нм до 28 нм позволил удвоить плотность транзисторов и повысить энергоэффективность на 25-50%. Однако с 16 нм до 3 нм улучшение плотности замедлилось, а стоимость кремниевых пластин возросла в три раза, что привело к удорожанию узлов в 2-3 раза. Использование EUV-литографии и рост затрат на НИОКР подчеркивают, насколько сложным и дорогим стало продолжение масштабирования на front-end.

В ответ на снижение рентабельности производители микросхем активизируют разработку новых технологий, таких как модульные конструкции и 3D-стекирование, чтобы компенсировать замедление улучшения характеристик на ранних стадиях и сохранить общую производительность систем.