Bloggegevens

De vraag klinkt eenvoudig: hoeveel 2 nm chips kunnen worden gemaakt van een enkele300 mm siliconen wafer?
In werkelijkheid onthult het antwoord veel meer over de moderne halfgeleiderproductie dan een enkel getal.en de fysieke grenzen van geavanceerde processen.

In dit artikel wordt een realistische, op techniek gerichte berekening gepresenteerd, waarbij theoretische maxima worden gescheiden van wat er daadwerkelijk achterblijft van een halfgeleiderfabriek.

1Wat betekent 2 nm echt?

Ondanks zijn naam vertegenwoordigt de 2 nm-technologie knooppunt geen letterlijke fysieke dimensie.en energie-efficiëntie in plaats van de werkelijke poortlengten.

Een typisch proces van 2 nm-klasse omvat gate-all-around- of nanosheettransistors, effectieve poortlengtes van de orde van tientallen nanometers en uitgebreid gebruik van extreme ultraviolette lithografie.Als gevolg hiervanDe grootte van de matrix, niet het knooppuntetiket, is de belangrijkste factor die bepaalt hoeveel chips op een wafer passen.

2. Gebruikbare oppervlakte van een wafer van 300 mm

Een standaard 300 mm-wafer heeft een straal van 150 mm, wat resulteert in een totaal geometrisch gebied van ongeveer 70.685 mm2.

In echte productieomgevingen kan ongeveer 94 tot 96 procent van de wafer worden gebruikt, waardoor er ongeveer 66.000 tot 68.000 wafers overblijven.000 mm2 beschikbaar voor matrijzen.

3. Die Grootte: De belangrijkste variabele

Bij de 2 nm-knoop variëren de matrijzen sterk afhankelijk van de toepassing.

Een groot deel van de apparatuur is in de vorm van een microchip, een microchip met een microchip en een microchip met een microchip.kan 300 mm2 overschrijden en soms 500 mm2 of meer bereiken.

Deze verschillen domineren de resultaten van het chipgetal.

4Scenario A: SoC van mobiele klasse 2 nm

Beschouw een mobiel systeem-op-chip met een matrijzenoppervlakte van ongeveer 100 mm2.

Als je het bruikbare waferoppervlak deelt door de matrijsafmeting, krijg je ongeveer 680 matrijzen.

Voor grote SoC's met geavanceerde knoop lopen de realistische opbrengsten vaak tussen de 70 en 80 procent wanneer het proces is vervuld.

Dit resulteert in ongeveer 420 tot 500 volledig functionele chips per wafer.

5Scenario B: Chiplet-gebaseerd ontwerp

Chiplet-architecturen verbeteren de wafer-efficiëntie drastisch.

Voor een 30 mm2 logische chiplet kan dezelfde wafer theoretisch meer dan 2200 matrijzen bevatten.

Omdat kleinere matrijzen minder gevoelig zijn voor defecten, bereiken de opbrengsten gewoonlijk 90 tot 95 procent.

Dit produceert ongeveer 1.800 tot 2.000 goede chiplets per wafer, wat verklaart waarom chiplet-gebaseerde strategieën dominant worden bij geavanceerde knooppunten.

6Scenario C: Grote AI-computers sterven

Grote AI-processors duwen de wafer economie tot de grens.

Met een matrijsafmeting van 500 mm2 kan een wafer na randverlies slechts 110 tot 120 bruto matrijzen passen.

Als gevolg hiervan kunnen slechts ongeveer 45 tot 70 bruikbare chips worden verkregen uit een enkele wafer, wat rechtstreeks bijdraagt aan de hoge kosten van geavanceerde AI-hardware.

7De rol van de defectdichtheid

Een vereenvoudigd opbrengstmodel laat zien dat de opbrengst exponentieel afneemt met toenemende matrijzen.

Bij geavanceerde knooppunten weegt de opbrengst vaak op tegen de waferkosten als de dominante factor bij het bepalen van de uiteindelijke prijs van een chip.

8. Waarom het maximale chip aantal misleidend is

Puur geometrische berekeningen negeren veel echte factoren, waaronder schrijverslijnen, teststructuren, redundantiecircuits en performance binning.

Chips van dezelfde wafer kunnen verschillen in snelheid, stroomverbruik en spanningsvermogen.

9Realistische resultaten in een oogopslag

Voor een wafer van 300 mm bij de 2 nm-knoop zijn de realistische resultaten ongeveer:

• 45 tot 70 goede matrijzen voor grote AI-processors

• 420 tot 500 goede matrijzen voor mobiele SoC's

• 1800 tot 2000 goede logica-chiplets.

Deze cijfers weerspiegelen eerder de realiteit van de productie dan de theoretische grenzen.

10Bekijk voorbij de getallen

Bij de 2 nm-knoop wordt de vooruitgang niet langer alleen bepaald door krimpende kenmerken, maar door de kwaliteit van de materialen, de vlakheid van de wafer, de controle van defecten en geavanceerde verpakkingsstrategieën.

De belangrijkste vraag is niet meer hoeveel chips er op een wafer passen, maar hoeveel high-performance, betrouwbare,De productieprocedure van de nieuwe chips is compleet en economisch haalbaar..