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FinFETの量の困Mな壁を乗越えなくては次に進まない

世cのk陲寮菴僻焼メーカーはFinFETのjきな]屬量筱に挑戦している。理yはプレーナ型の来CMOSでは、そのゲート-ドレイン間の電c集中陲波擇垢襯蝓璽電流が埆jなのに、FinFETはそのリーク電流が微小であって、微細化される次世代デバイスは、FinFETが担うとの共通認識が拡がっているからだ。このデバイスに関してはセミコンポータルに筆vも紹介記を投Mしている(参考@料1)。

FinFETの]はk筋縄では行かないことが経xから見えている。以下にやや詳しく述べるが、に最Zは14/16nmの壁にぶつかっている。]プロセスは微で、歩里泙蠅屬らないが、それだけに里泙蕕覆。v路設、パターンレイアウトが、経x不BなどのせいかMしく、再設や再レイアウトがHく発擇掘⊆左`や試行惴蹐魴り返している。こうしてuられるHくのノウハウを蓄積している段階なのだろう。失`と試行惴蹐暦T果uられるノウハウを使いFinFET量のジャングルを進んでいる様に感ずる。すなわち、問がH発していて歩里泙蠅低く、担当エンジニアはまるでジャングルを進むようにZ労して問を探り解への努をしている。そしてk段屬離痢璽匹妨る新しいノードでも同じ様ないくつもの問を解しつつ、量屬煉|々の問を、p我に例えるなら薄Lをぐように少しずつ進む。その様にしてノードも進み、あるレベルの歩里泙蠅鯤櫃津慘をしながら、@kJのXでi進している。

今、挑戦しているのはIntelでありGlobalFoundries、そしてアジアのTSMCとSamsungである。ただうれしいことに東はこのZ戦を乗越えて、19 nmノードでフラッシュメモリーの]を始めていて量\術の高さを誇っている(参考@料2、3)。この東の成果については、後にやや詳しく述べるつもりだ。

屬砲盻劼戮燭FinFETはリーク電流が低いため、次世代のデバイスとして最翼のポジションにある。ただ、この6月現在でも歩里泙蠅朗して高くないようだ。詳しい情は極秘なのだが、k時はlow-k 絶縁膜と組み合わせるCu配線層が問だったようだ。それを解しても次のノードに行くと再び同じ問が発擇靴。その後、ノードが進み30 nmになっても同じ問がしつこく浮屬靴。ってFinFETをムーアの法Г忘椶擦匿覆瓩襪燭瓩棒里里茲Δ1世代2Qで進まずもっと時間がかかる向だ。同社はFinFETでリークがりパワー消Jに余裕が出たそのボーナスをし、k気CPUの周S数をもうk段屬欧襪戮検討をしている旨を友人は、この6月に教えてくれた。

もちろんFinFETといえども、発Xするのでチップ屬離蹇璽ルなa度が高まる。CPUは25度で動作するのはもちろん、室a40度でも動作する要がある。その時チップのホットスポットではなるaがあるはずだ。

だがFinFETの低コスト化を阻むこれらの壁も、半導発tの垉遒そうであった様に、ず解されるだろうと先進企業のリーダー達は考えているはずだ。そのLのkつが下記にbずる「Fabsynch」と}ばれる}法だ。14 nmノードの量僝にこの様な困Mを極めるのを認識したGlobalFoundriesとSamsungは、4月17日のプレス発表で協調Uを引いた旨を発表した(参考@料4)。その中身は、ある情報ソースによると、互いに2つのファブをめて、合4つのファブでFinFETロットの試作を進めて共同で且つ横的に試作T果などの内容を検討するものだ。ロット試作に当たり独O色を排除するために共通の仕様をめた。その仕様をPDK (Process Design Kit)と称する。試作に使うウェーハ材料の仕様、試作工の細かい的な仕様など、て同k条Pで試作ロットを流す。もちろん、フォトマスクは同じデザインにしており、違うのはファブだけだ。SamsungはテキサスΕースティンとf国にあるファブをあてがい、GlobalFoundriesはニューヨークΕ泪襯燭般と表のもうkつのファブをめている。両社は、「来Q3月までにTbを出す」としている。20世紀にはやったセカンドソースの供給Uを復させるT図があるのだろう。21世紀の今は、Fabsynchと言う新語を使うが、内容はセカンドソースだ(参考@料4)。Synchは英語のシンクロナイズ、tち同期のT味である。

東のFinFETはダークホースだ。2007Qに東レビューに3D FinFETの試作をo表している(参考@料2)。そして2012Q12月には19 nmノードでNANDフラッシュメモリーを開発してレベルの高いb文にまとめてo表した(参考@料3)。ただし、このデバイスがFinFETであるかどうかは不で外陲らは瑤襪茲靴發覆。東の四日x工場は東Bドームを約10棟並べた模だが、新建屋、5棟が、予定ではそろそろ完成する。このファブは改良型19 nmの量はもちろん、肩を並べて改良・開発作業も進める屬嗄な戦になる。垉遒侶俎xからも同じ現場で行う量と開発のスピードはに世c最]だ、とトップは語る新改良\術の貭称ち屬欧亙C通り貭召某覆爐呂困澄

雑誌財cは東がこの4月に15 nmのフラッシュメモリーの量を開始したと報じた(参考@料5)。崕劼19 nmを今やk段とi進させて15 nmまで進めた。崕劼里茲ΔSamsungが14 nmでFabsynchでの試作を進めるなか、東は15 nmノードでの\術でSamsungに肉している、と言える。ただ数量では、調h会社DRAMeXchangeの2014Q1四半期のデータによると、SamsungがフラッシュにPいて世cシェアが30.0%で東が21.4%となっていて東は2位に甘んじている。Samsungのフラッシュにおける最j顧客はその社内にあるスマートフォンだが、東はスマホをeたず社内の顧客はノートPCだ。

FinFETは、次世代の半導デバイスの主役なのだが、東が今後どのように進tするのかをR`している。

エイデム代表D締役 j和田 敦之

参考@料
1. j和田 敦之 「|極のデバイスFINFETの実化がこの6月に始まった」 (2013/12/24)
2. 吉 { 「半導(東セミコンダクター社の進tをした解説)
3. 浅野 F「19nm世代のNANDフラッシュメモリーをいたクライアントSSDを実現する高性Ε灰鵐肇蹇璽藏\術」、東レビュー、Vol. 67, N0.12 (2012)
4. Global Foundries 2014Q4月17日 プレスリリース
5. 「サムスンとつばぜり合い、東は次世代半導開発で優位に立てるか?」、財c、2014Q7月8日

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