Fabricarea cipurilor pe 3nm și mai departe

Funditorii selectați încep să își intensifice noile procese pe 5nm cu 3nm în R&D. Marea întrebare este ce va urma după aceea.

Lucrările sunt în plină desfășurare pentru nodul de 2nm și dincolo de acesta, dar există numeroase provocări, precum și o oarecare incertitudine la orizont. Există deja semne că turnătoriile și-au devansat cu câteva luni programele de producție pe 3nm din cauza diverselor probleme tehnice și a epidemiei pandemice neprevăzute, potrivit analiștilor. COVID-19 a încetinit ritmul și a avut un impact asupra vânzărilor din industria circuitelor integrate.

Acesta, la rândul său, este probabil să împingă înapoi foile de parcurs dincolo de 3nm. Cu toate acestea, climatul actual nu a oprit industria semiconductorilor. În prezent, turnătoriile și producătorii de memorii rulează la rate relativ ridicate de utilizare a fabricilor.

În culise, între timp, turnătoriile și clienții lor continuă să își dezvolte tehnologiile de 3nm și 2nm, care sunt acum programate pentru aproximativ 2022 și, respectiv, 2024. Se lucrează, de asemenea, pentru 1nm și mai departe, dar acest lucru este încă departe.

Începând de la 3nm, industria speră să facă tranziția de la tranzistorii finFET de astăzi la FET-uri gate-all-around. La 2nm și poate chiar mai departe, industria are în vedere versiuni actuale și noi de tranzistori gate-all-around.

La aceste noduri, producătorii de cipuri vor avea probabil nevoie de echipamente noi, cum ar fi următoarea versiune a litografiei cu ultraviolete extreme (EUV). Se lucrează, de asemenea, la noi tehnologii de depunere, gravură și inspecție/metrologie.

Nu este nevoie să spunem că aici costurile de proiectare și de fabricație sunt astronomice. Costul de proiectare pentru un cip de 3nm este de 650 de milioane de dolari, față de 436,3 milioane de dolari pentru un dispozitiv de 5nm și 222,3 milioane de dolari pentru 7nm, potrivit IBS. Dincolo de aceste noduri, este prea devreme pentru a spune cât va costa un cip.

Nu toate proiectele necesită noduri avansate. De fapt, costurile în creștere îi determină pe mulți să exploreze alte opțiuni, cum ar fi ambalarea avansată. O modalitate de a obține beneficiile scalării este de a pune cipuri avansate într-un pachet.

Semiconductor Engineering a aruncat o privire asupra a ceea ce ne așteaptă în ceea ce privește următorii tranzistori, instrumente de fabricare, materiale, ambalaje și fotonică.

Noi tranzistori și materiale
Transistorii, unul dintre elementele de bază ale cipurilor, asigură funcțiile de comutare în dispozitive. Timp de decenii, cipurile bazate pe tranzistori planari au fost cele mai avansate dispozitive de pe piață.

La 20nm, tranzistorii planari s-au lovit de zid. Ca răspuns, în 2011, Intel a trecut la finFETs la 22nm, urmat de turnătorii la 16nm/14nm. În finFETs, controlul curentului se realizează prin implementarea unei porți pe fiecare dintre cele trei laturi ale unei aripioare.

Cu finFETs, producătorii de cipuri au continuat cu scalarea tradițională a cipurilor. Dar se așteaptă ca finFET-urile să se epuizeze atunci când lățimea aripioarelor va ajunge la 5nm, ceea ce se va întâmpla undeva în jurul nodului de 3nm. Astfel, la 3nm, anumite turnătorii selecționate în 2022 speră să migreze la o nouă generație de tranzistori numită nanosheet FETs. Un nanosheet FET se încadrează într-o categorie numită gate-all-around FETs.

Un nanosheet FET este o extensie a unui finFET. Este un finFET pe o parte cu o poartă înfășurată în jurul său. Nanosheet-urile vor apărea la 3nm și se pot extinde până la 2nm sau mai departe.

Figura 1: Tranzistori planari vs finFETs vs nanosheet FET. Sursa: Samsung

Există și alte opțiuni pe masă care intră, de asemenea, în categoria gate-all-around. De exemplu, Imec dezvoltă un FET forksheet pentru 2nm. În cazul FET-urilor forksheet, atât nFET-ul cât și pFET-ul sunt integrate în aceeași structură. Un perete dielectric separă nFET și pFET. Acest lucru este diferit de FET-urile gate-all-around existente, care utilizează dispozitive diferite pentru nFET-urile și pFET-urile.

Forksheet FET-urile permit o spațiere mai strânsă între n și p și o reducere a scalării suprafeței. Forksheet-ul de 2nm de la Imec are un pas de poartă contactat (CPP) de 42nm și un pas de metal de 16nm. În comparație, nanosheet-urile au un CPP de 45nm și un pas metalic de 30nm.

FET-urile complementare (CFETs), un alt tip de dispozitiv cu poarta în jurul porții, sunt, de asemenea, o opțiune la 2nm și poate chiar mai departe. CFET-urile constau din două FET-uri cu nanofire separate (de tip p și de tip n). Practic, nanofilul de tip p este suprapus peste un nanofil de tip n.

„Conceptul CFET constă în „plierea” dispozitivului nFET pe dispozitivul pFET, ceea ce elimină gâtul de separare n-p și, ca o consecință, reduce amprenta suprafeței active a celulei de două ori”, a declarat Julien Ryckaert, director de program la Imec, într-un articol recent.

CFET-urile sunt promițătoare. „Atunci când oamenii se uită la tehnologiile gate-all-around și, în special, la nanofirele complementare stivuite (CFET) și la tehnologiile similare, ei văd aceste tehnologii generatoare ca pe un punct de inflexiune spre scalarea logică de 3nm, 2nm și 1nm”, a declarat David Fried, vicepreședinte al produselor de calcul la Lam Research/Coventor. „Oamenii analizează traiectoria peisajului nanofirelor stivuite împreună cu următorii pași pentru a permite această tranziție. Aceasta este ceea ce oamenii se gândesc că ar putea fi dincolo de 3nm. Nu știu dacă cineva definește nodurile în acel spațiu, dar aceste tehnologii ar putea permite următoarea traiectorie de scalare la 3nm și dincolo de aceasta.”

CFET-urile și tranzistoarele aferente au totuși unele provocări. „Problemele sunt procesele termice”, a declarat Jeffrey Smith, membru senior al personalului tehnic de la TEL. „Trebuie să puneți o mulțime de metale înainte de procesele de înaltă temperatură. Așadar, trebuie să identificați limitele termice maxime pentru metalele de barieră necesare între contactul și interconectarea CFET-ului.”

În concluzie, dezvoltarea CFET-urilor va necesita timp, deoarece în prezent există foarte puțină învățare în domeniul siliciului pe care să se bazeze și o mulțime de probleme de rezolvat. „CFET este promițător, dar este încă devreme”, a declarat Handel Jones, CEO al IBS. „O mare problemă este că, deși structurile de poartă sunt îmbunătățite, trebuie să îmbunătățim MOL și BEOL. În caz contrar, îmbunătățirile de performanță sunt limitate.”

Fabricarea cipurilor la 2nm/1nm aduce în discuție o întreagă serie de probleme noi, iar noi tehnici și echipamente vor fi necesare într-o serie de etape diferite. Acest lucru este evident în cazul straturilor subțiri aplicate în timpul fabricării.

„Când începeți să coborâți la straturi care au o grosime mai mică de 5nm în depozitele spin-coat, sunteți susceptibili la mici variații ale energiei de suprafață”, a declarat James Lamb, Corporate Technical Fellow la Brewer Science. „Aceasta poate proveni de la substrat sau poate proveni de la materialul dvs. Așadar, trebuie să fiți cu adevărat perfecți în ceea ce privește umezirea și suprafața substratului pe care îl acoperiți, precum și materialul cu care îl acoperiți, pentru a nu avea niciun defect. Acestea sunt suficient de subțiri pentru ca dinamica interfeței să domine formarea filmului, la fel ca în procesele de autoasamblare, și este foarte susceptibilă la schimbări minore.”

Pentru a pune acest lucru în perspectivă, un film de 1 nm poate avea o grosime de 5 până la 8 atomi. Multe dintre aceste filme au o grosime de 30 până la 40 de atomi.

„Așezare, umezirea suprafeței și obținerea aderenței materialului la acea suprafață devine o provocare”, a spus Lamb. „Un factor cheie este curățenia materialelor. Dacă aveți orice variație în substrat, veți obține o anomalie sau o variație localizată a grosimii.”

Noi scanere EUV
Litografia, arta de a modela caracteristici minuscule pe cipuri, ajută la scalarea cipurilor. La 3nm și mai departe, producătorii de cipuri vor avea probabil nevoie de o nouă versiune a litografiei EUV numită EUV cu deschidere numerică ridicată (high-NA EUV).

O extensie a EUV-ului de astăzi, high-NA EUV este încă în R&D. Țintit pentru 3nm în 2023, instrumentul de dimensiuni mamut este complex și scump.

EUV este important din mai multe motive. Timp de ani de zile, producătorii de cipuri au folosit scanere litografice optice pe 193nm în fabrică. Cu ajutorul patterning-ului multiplu, producătorii de cipuri au extins litografia pe 193nm până la 10nm/7nm. Dar la 5nm, tehnologiile litografice actuale se epuizează.

Atunci intervine EUV. EUV le permite producătorilor de cipuri să modeleze cele mai dificile caracteristici la 7nm și mai departe. „Utilizarea EUV la lungimi de undă de 13,5nm ar trebui să faciliteze și să devină mai viabilă”, a declarat Aki Fujimura, CEO al D2S.

EUV a fost o tehnologie dificil de dezvoltat. Astăzi, însă, ASML livrează cel mai recent scaner EUV al său. Utilizând o lungime de undă de 13,5nm cu o lentilă de 0,33 NA, sistemul permite rezoluții de 13nm cu un randament de 170 de plachete pe oră.

La 7nm, producătorii de cipuri modelează caracteristicile minuscule utilizând o abordare de modelare unică bazată pe EUV. Single patterning EUV se va extinde până la pasaje de aproximativ 30nm până la 28nm. Dincolo de aceasta, producătorii de cipuri au nevoie de patterning dublu EUV, care este un proces dificil.

„Chiar dacă aplicăm tehnici multiple de patterning la EUV, suprapunerea va fi incredibil de dificilă”, a declarat Doug Guerrero, tehnolog senior la Brewer Science.

Patterning dublu EUV este încă o opțiune la 5nm/3nm și dincolo de aceasta, dacă se dovedește a fi rentabilă. Dar pentru a-și acoperi pariurile, producătorii de cipuri doresc un EUV de înaltă NA, permițându-le să continue cu abordarea mai simplă de tip single-patterning.

Un scaner EUV de înaltă NA este însă complex. Sistemul dispune de o lentilă radicală de 0,55 NA capabilă de rezoluții de 8 nm. În locul unui design tradițional al lentilei, instrumentul high-NA va folosi o lentilă anamorfică. Această lentilă suportă o mărire de 8X în modul de scanare și de 4X în cealaltă direcție. Ca urmare, dimensiunea câmpului este redusă la jumătate. Astfel, în unele cazuri, un producător de cipuri va prelucra un cip pe două măști diferite. Apoi, măștile sunt cusute împreună și imprimate pe plachetă, ceea ce reprezintă un proces complex.

Există și alte probleme. Rezistențele pentru high-NA nu sunt disponibile. Din fericire, instrumentele existente pentru măști EUV pot fi valorificate pentru 3nm și mai departe.

Industria, cu toate acestea, ar putea avea nevoie de semifabricate pentru măști EUV cu materiale noi. Acest lucru, la rândul său, necesită instrumente mai rapide de depunere cu fascicul de ioni (IBD) a golurilor de mască. „Lucrăm în mod agresiv cu clienții noștri cheie pentru a lansa mai multe caracteristici avansate în cadrul designului sistemului nostru IBD care va aborda 3nm și mai departe”, a declarat Meng Lee, director de marketing de produs la Veeco.

În ansamblu, high-NA se confruntă cu mai multe provocări. „High-NA EUV este încă la câțiva ani distanță de atingerea capacităților de producție de mare volum”, a declarat Patrick Ho, analist la Stifel Nicolaus. „ASML ar putea începe să livreze sisteme beta în 2021. Dar, după cum ne-a învățat EUV, sistemele beta nu înseamnă că producția de mare volum este după colț.”

Procesarea la nivel molecular
Cipsurile de astăzi sunt produse folosind diverse instrumente de procesare la nivel atomic. Una dintre aceste tehnologii, numită depunerea stratului atomic (ALD), depune materiale strat cu strat.

Atomic layer etch (ALE), o tehnologie conexă, îndepărtează materialele vizate la scară atomică. Atât ALD, cât și ALE sunt utilizate în logică și memorie.

Industria lucrează, de asemenea, la versiuni avansate de ALD și ALE pentru nodurile sub 3 nm. Depunerea selectivă în funcție de zonă, o tehnică avansată de modelare autoaliniată, este una dintre aceste tehnologii. Combinând chimicale noi cu instrumente ALD sau de depunere a straturilor moleculare (MLD), depunerea selectivă implică un proces de depunere de materiale și filme în locuri exacte. În teorie, depunerea selectivă poate fi utilizată pentru a depune metale pe metale și dielectrici pe dielectrici pe un dispozitiv.

Potențial, ar putea reduce numărul de etape de litografie și de gravură în flux. Dar depunerea selectivă pe suprafață este încă în R&D pe fondul unei serii de provocări.

O altă tehnologie la orizont este gravura cu strat molecular (MLE). „ALE a existat încă din anii 1990”, a declarat Angel Yanguas-Gil, cercetător principal în domeniul materialelor la Argonne National Laboratory. „Era bazată pe plasmă, dar au existat dezvoltări pentru materiale anorganice care implicau gravarea izotropă a stratului atomic, care este punctul în care ne aflăm astăzi. Gravura pe strat molecular este o extensie a acesteia pentru materiale hibride organice/inorganice. Pentru industria semiconductorilor, aceasta oferă o modalitate de a face o reducere izotropă a materialelor care ar putea fi folosite ca măști pentru litografie.”

Pentru cipurile dezvoltate în nodurile joase de o singură cifră, una dintre marile probleme este creșterea selectivă a dispozitivelor. De asemenea, problematică este și eliminarea materialelor specifice. Astfel, anomaliile care apar în cipuri pot fi îndepărtate cu un fel de gravură, dar la aceste geometrii, orice material care rămâne pe o plachetă poate cauza probleme suplimentare, cum ar fi un blocaj în mască.

„Industria a analizat copolimerii bloc ca o modalitate de a produce aceste suprafețe cu modelare strânsă”, a spus Yangaus-Gil. „Când faceți abordarea copolimerului bloc, obțineți linii foarte frumoase, dar acestea vin cu o mulțime de asperități. Explorarea acestui proces se bazează pe precursorii ALD. Oamenii nu au demonstrat încă faptul că puteți crește selectiv măștile. Dar dacă ar trebui să pariați pe următoarea cale de urmat, probabil că va fi în această direcție.”

Practic toate eforturile comerciale din trecut s-au concentrat pe materiale anorganice, care sunt mai dense și mai subțiri decât materialele organice. Dar, pe măsură ce mai multe materiale organice intră în procesele de fabricație, lucrurile devin mai complexe.

„Vor exista compromisuri între natura izotropă și valoarea de saturație pe care o obțineți pentru eliberarea măștii, care, în acest proces, este mai mare în ceea ce privește grosimea, chiar dacă materialul are o densitate mai mică”, a spus Yangaus-Gil. „Cu MLE, ceea ce facem este să eliberăm o legătură specifică de pe suprafață. Ceea ce trebuie să aveți în vedere este cât de ordonate sunt straturile individuale și modul în care acest lucru afectează accesibilitatea la legătura pe care o urmăriți în procesul MLE.”

Provocări privind controlul procesului
Inspecția și metrologia sunt, de asemenea, importante. Inspecția folosește diverse sisteme pentru a găsi defecte în cipuri, în timp ce metrologia este arta de a măsura structurile.

Inspecția este împărțită în două categorii – optică și e-beam. Instrumentele de inspecție optică sunt rapide, dar au anumite limite de rezoluție. Sistemele de inspecție cu fascicule electronice au o rezoluție mai bună, dar sunt mai lente.

De aceea, industria a dezvoltat sisteme de inspecție cu fascicule electronice cu mai multe fascicule, care, în teorie, ar putea găsi cele mai dificile defecte la viteze mai mari.

ASML a dezvoltat un instrument de inspecție cu fascicule electronice cu nouă fascicule. Cu toate acestea, producătorii de cipuri doresc un instrument cu o multitudine de fascicule pentru a accelera procesul. Nu este clar dacă industria va livra vreodată aceste instrumente. Tehnologia se confruntă încă cu o serie de provocări.

Metrologia se confruntă, de asemenea, cu unele provocări. În prezent, producătorii de cipuri folosesc diverse sisteme, cum ar fi CD-SEM-urile, CD-urile optice și altele, pentru a măsura structurile. CD-SEM-urile fac măsurători de sus în jos. Sistemele CD optice folosesc lumina polarizată pentru a caracteriza structurile.

Cu un deceniu în urmă, mulți credeau că CD-SEM-urile și CD optice se vor epuiza. Prin urmare, industria a accelerat dezvoltarea mai multor tipuri noi de metrologie, inclusiv a unei tehnologii de metrologie cu raze X numită CD-SAXS (Critical-Dimension Small-angle X-ray scattering). CD-SAXS utilizează împrăștierea prin transmisie cu unghi variabil de la un fascicul de dimensiuni mici pentru a furniza măsurătorile. Razele X au o lungime de undă mai mică de 0,1 nm.

Este o tehnică nedistructivă. „Din punct de vedere conceptual, CD-SAXS este o măsurătoare foarte simplă. O sursă de raze X trimite un fascicul focalizat de raze X printr-un eșantion cu o nanostructură periodică, iar o cameră cu raze X ia o imagine a razelor X împrăștiate. Măsurarea este apoi repetată pentru o serie de unghiuri de incidență”, a declarat Joseph Kline, inginer de materiale la NIST. „Periodicitatea are ca rezultat o dispersie monocristalină similară cu cea obținută în cristalografia proteinelor. Modelul de împrăștiere poate fi apoi rezolvat în mod invers pentru a obține forma medie a distribuției densității electronice a structurii periodice. Calculul împrăștierii este o transformată Fourier, astfel încât este ușor de calculat pentru majoritatea structurilor. CD-SAXS poate rezolva cazul CD-urilor, al dezordinii din CD și al diferențelor de densitate electronică între straturi (care pot fi legate de compoziție). Principalele avantaje ale CD-SAXS față de OCD convențională sunt că constantele optice sunt proprietăți atomice independente de dimensiune, lungimea de undă mică oferă o rezoluție mai mare și evită multe dintre problemele de corelație a parametrilor pe care le are OCD, iar calculul este mult mai simplu. CD-SAXS poate măsura, de asemenea, structuri îngropate și straturi optice opace.”

De-a lungul anilor, mai multe entități au demonstrat rezultate promițătoare cu CD-SAXS. În unele cazuri, însă, razele X sunt generate de un inel mare de stocare de sincrotron la o instalație R&D.

Ceasta este nepractică pentru o fabrică. Pentru un instrument de fabricație, CD-SAXS necesită surse de raze X compacte. Mai multe companii vând aceste instrumente, majoritatea pentru R&D. Intel, Samsung, TSMC și alții au instrumente CD-SAXS în laborator.

Problema cu CD-SAXS în fabrică este că sursa de raze X este limitată și lentă, ceea ce are un impact asupra randamentului. „CD-SAXS vă oferă profile fenomenale. Pentru că pătrunde prin substrat, puteți vedea straturi de materiale diferite”, a declarat Dan Hutcheson, CEO al VLSI Research. „Este o tehnologie de tip scatterometrie, ca și scatterometria optică, dar este lentă.”

Costul este, de asemenea, o problemă. „Este probabil de 5X sau 10X mai scump. Costul de proprietate este ridicat în comparație cu cel optic”, a declarat Risto Puhakka, președintele VLSI Research.

Așa că nu se așteaptă ca producătorii de cipuri să introducă CD-SAXS în fluxul de monitorizare în linie pentru o perioadă de timp, cel puțin pentru logică. „De obicei, facem previziuni la cinci ani distanță”, a spus Puhakka.

CD-SAXS face progrese în memorie. Astăzi, în R&D, producătorii de memorii folosesc tehnologia pentru a caracteriza măștile dure și structurile cu raport de aspect ridicat.

„Pentru memorie, structurile sunt profunde. Dispersia este bună, așa că există o foaie de parcurs clară către ~1 minut sau mai puțin pe site”, a declarat Paul Ryan, director de management al produselor la Bruker. „Pentru logică, tehnica este încă în faza de concept și se așteaptă să existe provocări pentru intensitatea razelor X.”

Din fericire, CD-SEM și OCD s-au extins mai mult decât se credea anterior și sunt utilizate în prezent. Sunt utilizate și alte tipuri de metrologie cu raze X. Dar se vor extinde la nesfârșit?

Schimbări în materie de ambalare
Scalarea IC, modalitatea tradițională de avansare a unui proiect, se bazează pe micșorarea diferitelor funcții ale cipului la fiecare nod și împachetarea acestora pe o matrice monolitică. Dar scalarea IC devine prea costisitoare pentru mulți, iar beneficiile în materie de performanță și putere se diminuează la fiecare nod.

„Din punct de vedere economic, câte companii își pot permite în zilele noastre să cumpere siliciu de ultimă generație? Acest număr este în scădere”, a declarat Walter Ng, vicepreședinte pentru managementul afacerilor la UMC. „Pentru piețele de foarte, foarte înaltă performanță, va exista întotdeauna această nevoie. Dar în lanțul de aprovizionare, din punct de vedere al volumului, prăpastia se deschide la mijloc. Cei foarte avansați au nevoie de 7, 5 și poate 3nm într-o bună zi. Dar toți ceilalți au încetinit destul de mult.”

În timp ce scalarea rămâne o opțiune pentru noile modele, mulți caută alternative, cum ar fi ambalarea avansată. Chiplets este o altă formă de integrare eterogenă.

Îmbalarea devine o opțiune mai viabilă din mai multe motive. De exemplu, în timp ce suprafața este critică, în special în aplicațiile de inteligență artificială în care viteza unui cip depinde de rețele foarte redundante de elemente de procesare și acceleratoare, cele mai mari beneficii la fiecare nou nod derivă din schimbările arhitecturale și din coproiectarea hardware-software. Este nevoie de mai mult timp pentru ca un semnal să călătorească de la un capăt al unui cip mare la altul prin fire subțiri decât pentru a călători pe verticală până la un alt cip cu ajutorul unei interfețe de mare viteză.

Acest lucru a determinat casele de ambalare și turnătoriile să îmbunătățească și mai mult viteza dispozitivelor împachetate prin îmbunătățirea conexiunilor dintre dispozitive și prin îmbunătățirea densității pachetelor în sine.

Primul impuls al TSMC de a încorpora cipuri în interiorul unui pachet la front-end-of-the-line (FEOL) este un exemplu în acest sens. Turnătoria plănuiește să utilizeze tehnici avansate de lipire hibridă pentru ceea ce numește sistem pe cipuri integrate (SoIC).

Acesta va fi chiar mai rapid decât conectarea cipurilor între ele cu ajutorul unui interpozitor de siliciu, care astăzi reprezintă tehnologia de vârf pentru acest tip de abordare. Dar interpozitoarele de siliciu pot fi, de asemenea, utilizate ca ghiduri de undă pentru fotonică, atât în pachet, cât și între pachete, ceea ce adaugă încă o opțiune pentru această abordare.

„În momentul de față, vedeți fibră optică în cadrul unei ferme de servere, ceea ce reprezintă un trafic est-vest”, a declarat Rich Rice, vicepreședinte senior pentru dezvoltarea afacerilor la ASE. „Veți vedea cum vor fi înlocuite plăcile de bază. Fibra nu va trece printr-un modul, ci direct la server și, în cele din urmă, la pachetul pe care se află comutatorul. Mai are încă mult de evoluat, dar vom vedea companiile de acolo încercând să se lanseze pentru a face cele mai noi lucruri cât mai curând. Acest lucru va accelera aplicarea fotonicii. Va avea o lățime de bandă mai mare și va deveni mai ieftină pe măsură ce vom începe să vedem mai multe soluții de volum mare.”

Vantajul luminii este că necesită mai puțină energie decât trimiterea unui semnal electric prin fire de cupru. „Este încă un drum îndepărtat în viitor, dar există companii care lucrează la interpuși care transmit lumină”, a spus Rice. „După aceea, puteți face interfața cu cipul cu ajutorul acestuia, și este doar o chestiune de a introduce aceste semnale luminoase în partea laterală a pachetului.”

Este mai ușor de spus decât de făcut, desigur. Semnalele optice vor devia pe măsură ce crește căldura, astfel încât filtrele trebuie să fie calibrate pentru a ține cont de această deviație. În plus, acestea pot fi întrerupte de rugozitatea pereților laterali ai ghidurilor de undă. Pe de altă parte, ambalarea cu lumină nu mai este doar un proiect de cercetare îndepărtat.

Există și alte avantaje în ambalarea avansată. Circuitele analogice pot fi dezvoltate la orice nod este ideal și pot fi refolosite în mod repetat, fără a ne face griji cu privire la micșorarea acestor dispozitive.

În plus, industria continuă să facă îmbunătățiri în ceea ce privește ambalarea semiconductoarelor de putere. În carbură de siliciu (SiC), de exemplu, vânzătorii integrează MOSFET-uri de putere SiC și alte componente într-un modul de putere. SiC în sine are un câmp de rupere mai mare și o conductivitate termică mai mare decât siliciul.

„Ceea ce lucrăm noi și alții este cum să optimizăm acel modul pentru a profita pe deplin de carbura de siliciu. Trebuie să știi ce faci cu un modul de alimentare”, a declarat John Palmour, CTO al Cree, într-un interviu recent. „Carbura de siliciu comută atât de repede față de siliciu. Sunt o mulțime de lucruri pe care trebuie să le faci în cadrul pachetului pentru a obține de fapt performanța. Cu alte cuvinte, dacă folosiți modelele standard de module de alimentare care sunt folosite pentru siliciu, veți obține doar aproximativ jumătate din performanța la care aveți dreptul cu SiC.”

Concluzie
Migrația la 3nm va avea loc, deși ar putea dura mai mult decât se așteaptă. Același lucru este valabil și pentru 2nm.

În afară de aceasta, nu este clar ce se va întâmpla la 1nm. CFET-urile ar putea fi calea de urmat. Pe de altă parte, scalarea cipurilor s-ar putea încheia sau s-ar putea limita la cipuri mici de înaltă performanță, foarte specifice sau la cipuri care necesită o densitate extrem de mare.

Pe termen scurt, totuși, există loc pentru mai multe tehnologii, deoarece nicio tehnologie unică nu poate face față tuturor aplicațiilor.

.