Yarı iletken üretiminde lider araştırma kuruluşu Imec, gelecek dönemlere ilişkin teknoloji yol haritasını paylaştı. Bu plan, sektörün karşı karşıya kalacağı zorlukları ve 2038 yılına kadar ulaşılması öngörülen üretim düzeylerini ortaya koyuyor. Söz konusu yol haritası, TSMC, Intel, Nvidia, AMD, Samsung ve ASML gibi küresel devlerle iş birliği içinde geliştirilen yeni proses düğümleri ve transistör mimarilerini içeriyor.
Imec’in son açıklamasına göre, 2038 yılına kadar 0,3 nanometre (3 angström) sınıfı üretim teknolojilerine ulaşılması hedefleniyor. Ancak contact poly pitch (CPP) ölçeğinin 2030 yılında duracağı öngörülüyor. Bu durum, Moore Yasası’nın klasik yaklaşımının giderek zorlandığını gösteriyor. Sektörün ilerleyebilmesi için ise CFET transistörleri ve Hyper-NA EUV litografi sistemleri gibi yeni teknolojilere geçiş zorunlu hale geliyor.
Yarı iletken üretiminde yeni bir dönem: N2 ve ötesi
Günümüzde yarı iletkenler, her iki yılda bir yeni bir proses düğümüne geçiş yerine, genellikle üç yılda bir yenileniyor. Bu süreçte yıllık iyileştirmeler de yapılıyor. Örneğin:
- TSMC, 2023 yılında N3B üretimine başladı, ardından 2024’te N3E ve 2025’te N3P’yi devreye aldı.
- Intel, 2024’te 20A’yı iptal ederken, 2025’te 18A ve 2027’de 18A-P’yi planlıyor.
Imec’e göre, gelecekteki proses teknolojileri de benzer bir tempo izleyecek. Kuruluş, N2 (2 nanometre) sınıfı üretimde CPP’nin yaklaşık 48 nanometre, hücre yüksekliğinin ise 132 nanometre ve 6 metal izi olarak tanımlıyor. Intel’in 18A’sında CPP 50 nanometre, hücre yüksekliği ise 160 nanometre (yüksek yoğunluk) veya 190 nanometre (yüksek performans) olarak ölçülüyor. TSMC’nin N3’ünde ise CPP 45 nanometre olarak kaydediliyor.
Julien Ryckaert, Imec Ar-Ge Başkan Yardımcısı, konuya ilişkin şu açıklamayı yaptı:
"N2 düzeyinde yeni bir transistör paradigmasına geçtik. Bu, nanosheet çağını derinlemesine etkileyecek ve Angstrom düzeyine doğru ilerlememizi sağlayacak."
A14, A10 ve ötesi: Gelecek proses düğümleri
Imec’in yol haritasına göre, A14 sınıfı üretim 2028 yılında ortaya çıkacak. TSMC, A14’ün yüksek hacimli üretimini 2028’in sonunda başlatmayı, Intel ise 14A’yı aynı dönemde devreye almayı planlıyor. A14’te CPP’nin 45 nanometreye, hücre yüksekliğinin 115 nanometreye ve metal izi sayısının 5,5’e düşmesi bekleniyor.
2030-2031 yıllarında ise A10 sınıfı (1 nanometre düzeyi) üretime geçilecek. Bu düzeyde CPP 42 nanometreye, hücre yüksekliği 98 nanometreye ve metal izi sayısı 5,5’e inecek. Aynı dönemde, gate-all-around (GAA) transistörlerin hem geleneksel hem de backside power delivery network (BSPDN) mimarileriyle kullanılabileceği öngörülüyor. Bu yaklaşım, TSMC’nin de benimsediği bir strateji olarak karşımıza çıkıyor.
CFET transistörleri ve 2030’ların teknoloji devrimi
Imec’in yol haritasının en dikkat çekici noktası, A7 düzeyinde (2033 yılı) ortaya çıkacak CFET transistörleri. Bu yeni mimari, n-tipi ve p-tipi transistörlerin dikey olarak istiflenmesini sağlayarak, transistör ölçeklendirmesine üçüncü bir boyut kazandırıyor. A7 düzeyinde CPP 42 nanometrede kalırken, hücre yüksekliği 80 nanometreye ve metal izi sayısı 4,5’e düşecek.
Ryckaert, CFET’in önemine dair şu değerlendirmede bulundu:
"A7 düzeyine geçerken, yedinci angström nesli olan nanosheet teknolojisinde ölçeklendirme zorlukları giderek artıyor. Bu noktada CFET, geleneksel nanosheet mimarisinin sınırlarına ulaşacağımız anlamına geliyor."
Ancak A7 düzeyinde CPP’nin değişmemesi nedeniyle, üreticilerin CFET’e geçiş yapıp yapmayacağı henüz net değil. Imec, CFET transistörler için BSPDN’nin zorunlu olabileceğini öngörüyor.
Geleceğe bakış: Yarı iletken teknolojisinde neler değişecek?
Imec’in yol haritası, yarı iletken üretiminde daha fazla boyut ve yenilik gerektiğini ortaya koyuyor. 2030’lu yıllarda CFET transistörleri ve yeni litografi teknolojileriyle birlikte, daha yoğun, daha verimli ve daha güçlü işlemciler üretilebilecek. Ancak bu süreç, hem maliyet hem de teknik zorluklar açısından önemli engellerle karşılaşacak. Sektörün bu dönüşümü ne kadar hızlı benimseyeceği ise merakla bekleniyor.
Yapay zeka özeti
Imec’in yeni yol haritasıyla yarı iletken üretiminde 0,3 nanometre düzeyine ulaşılması hedefleniyor. CFET transistörleri ve Hyper-NA EUV litografi gibi yenilikler sektörü nasıl değiştirecek?
