Samsung объявляет о завершении разработки технологии изготовления чипов по 5-нм техпроцессу, заметно опередив конкурентов

Samsung активно использует своё преимущество как первопроходца полупроводниковой литографии с применением сканеров EUV-диапазона. Пока конкуренты из TSMC только готовится начать использовать сканеры с длиной волны 13,5нм, адаптировав их для выпуска чипов в рамках второго поколения техпроцесса с нормами 7 нм, Samsung идёт дальше и заявляет о завершении разработки техпроцесса с проектными нормами 5нм. Более того, южнокорейский техногигант объявил о начале приёма заказов на выпуск 5-нм решений для производства на мультипроектных пластинах. Это означает, что Samsung готов принимать цифровые проекты чипов с указанными нормами и выпускать опытные партии рабочего 5-нм кремния.
Быстро перейти от предложения 7-нм техпроцесса с EUV на производство 5-нм решений (также с EUV) мэйджору отрасли помогло то обстоятельство, что Samsung сохранил совместимость проектных элементов (IP), инструментов проектирования и контроля. Кроме прочего это означает, что клиенты сэкономят средства на приобретение средств проектирования, тестирования и готовых IP-блоков. Наборы PDK для проектирования, методология (DM, design methodologies) и платформы автоматического проектирования EDA стали доступны ещё в рамках разработки чипов для 7-нм норм Samsung с EUV в 4-м квартале прошлого года. Все эти инструменты обеспечат разработку цифровых проектов также для техпроцесса 5нм с транзисторами FinFET.
По сравнению с 7-нм EUV-техпроцессом, который вендор запустил в октябре прошлого года, 5-нм техпроцесс обеспечит увеличение эффективности использования площади кристалла на 25% (при этом Samsung пока избегает прямых заявлений о снижении размеров площади кристалл на 25%, что оставляет ему пространство для манёвра). Также переход на 5-нм техпроцесс позволит либо снизить на 20% энергопотребление чипов, либо повысить на 10% производительность решений. Ещё одним бонусом станет сокращение числа фотомасок, которые необходимы для производства полупроводников.
Выпуском продукции с использованием сканеров EUV займётся предприятие Samsung Fab S3, которое расположено в городе Хвасон. Во 2-й половине текущего года вендор завершит строительство нового корпуса рядом с Fab S3, которое будет готово выпускать чипы с использованием EUV-техпроцессов в следующем году, говорится в официальном пресс-релизе южнокорейского техногиганта.

Samsung Successfully Completes 5nm EUV Development to Allow Greater Area Scaling and Ultra-low Power Benefits

Samsung Electronics makes major strides in EUV-based advanced nodes, including 7nm mass production and 6nm customer tape-out

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, today announced that its 5-nanometer (nm) FinFET process technology is complete in its development and now is ready for customers’ samples. By adding another cutting-edge node to its extreme ultraviolet (EUV)-based process offerings, Samsung is proving once again its leadership in the advanced foundry market.
Compared to 7nm, Samsung’s 5nm FinFET process technology provides up to a 25 percent increase in logic area efficiency with 20 percent lower power consumption or 10 percent higher performance as a result of process improvement to enable us to have more innovative standard cell architecture.
In addition to power performance area (PPA) improvements from 7nm to 5nm, customers can fully leverage Samsung’s highly sophisticated EUV technology. Like its predecessor, 5nm uses EUV lithography in metal layer patterning and reduces mask layers while providing better fidelity.
Another key benefit of 5nm is that we can reuse all the 7nm intellectual property (IP) to 5nm. Thereby 7nm customers’ transitioning to 5nm will greatly benefit from reduced migration costs, pre-verified design ecosystem, and consequently shorten their 5nm product development.
As a result of the close collaboration between Samsung Foundry and its ‘Samsung Advanced Foundry Ecosystem (SAFE™)’ partners, a robust design infrastructure for Samsung’s 5nm, including the process design kit (PDK), design methodologies (DM), electronic design automation (EDA) tools, and IP, has been provided since the fourth quarter of 2018. Besides, Samsung Foundry has already started offering 5nm Multi Project Wafer (MPW) service to customers.
“In successful completion of our 5nm development, we’ve proven our capabilities in EUV-based nodes,” said Charlie Bae, Executive Vice President of Foundry Business at Samsung Electronics. “In response to customers’ surging demand for advanced process technologies to differentiate their next-generation products, we continue our commitment to accelerating the volume production of EUV-based technologies.”
In October 2018, Samsung announced the readiness and its initial production of 7nm process, its first process node with EUV lithography technology. The company has provided commercial samples of the industry’s first EUV-based new products and has started mass production of 7nm process early this year.
Also, Samsung is collaborating with customers on 6nm, a customized EUV-based process node, and has already received the product tape-out of its first 6nm chip.
Mr. Bae continued, “Considering the various benefits including PPA and IP, Samsung’s EUV-based advanced nodes are expected to be in high demand for new and innovative applications such as 5G, artificial intelligence (AI), high performance computing (HPC), and automotive. Leveraging our robust technology competitiveness including our leadership in EUV lithography, Samsung will continue to deliver the most advanced technologies and solutions to customers.”
Samsung foundry’s EUV-based process technologies are currently being manufactured at the S3-line in Hwaseong, Korea. Additionally, Samsung will expand its EUV capacity to a new EUV line in Hwaseong, which is expected to be completed within the second half of 2019 and start production ramp-up from next year.

5nm: A Catalyst of the Fourth Industrial Revolution and What It Means for Semiconductor Innovations

by Daewon Ha
Logic TD team, Semiconductor R&D Center, Samsung Electronics

This week, Samsung Electronics announced that its 5-nanometer(nm) FinFET process technology based on EUV lithography  is now ready for production. This is a remarkable accomplishment and testament to the capability of our colleagues at the S3 wafer fab in Hwaseong, Korea and their supply chain partners.
For me, what is most exciting about this milestone is that it highlights how far the semiconductor industry innovations have come today and provides a glimpse into the evolutions that will shape the industry of tomorrow.
Consider that the 5nm process is here in just six months after last October’s unveiling of the first commercial application of EUV in our 7nm process. It’s a rapid progress made possible in large part by running thousands of wafer layers through EUV exposure systems each week. Hands-on experience is the only way to ascend the EUV learning curve, and that body of knowledge is growing daily.
In the learning process, we’re seeing one of the biggest and broadest benefits of EUV – the simplification of design by moving away from increasingly complex multi-patterning lithography strategies. While still early, it’s increasingly clear that the reduced number of mask steps and more straightforward process is nothing short of a revolution for silicon designers. Sighs of relief will be heard as EUV will be seamlessly incorporated into the existing design architectures.
Samsung’s 5nm is the next step in the evolution of EUV. 5nm will be more efficient and feature new innovations including Samsung’s proprietary Smart Diffusion Break (SDB) transistor architecture. One of the most important aspects of 5nm is that it supports 25 percent area reduction and 10 percent performance improvement or 20 percent power reduction than 7nm.
Also, it will be largely design-rule compatible with the existing design of 7nm. Therefore, it is essentially a recharacterization of the technology, not redesign, which will substantially reduce time and the cost of implementation. This combination of technological advance and economic advantage is very much in line with a grand tradition of the semiconductor industry.
This merging of technological advancement and economic benefits is very much in line with the grand tradition in the semiconductor industry as well as technologies including 5G, AI, Connected & Automotive, Robot, etc. – constantly serving as a catalyst for the fourth industrial revolution, while simultaneously driving costs down. That’s why the evolution-moment of 5nm is, in its own unique way, as important as the innovation-moment of 7LPP.
Bringing EUV into production has been a long, challenging process. It required substantial investment of time, money, and human resources. While there were certainly moments of doubt along the way, we had to pursue our vision. The 5nm announcement offers compelling evidence for the value of the investment. As businesses from diverse fields including Foundry, Fabless, the Design House, Packaging, Tests, etc., the semiconductor ecosystem will grow stronger. This is a new chapter for the semiconductor industry, and we are excited to be part of the continued journey in innovation.

IC Insights: Samsung увеличивает отрыв от Intel на рынке полупроводников

Аналитики исследовательской группы IC Insights обновили статистику по объёмам мировых продаж на рынке полупроводников. Несмотря на тревожный фон в экономике, полупроводники продолжают пользоваться повышенным спросом.
В 1-й половине 2018 года 7 из 15-ти крупнейших игроков на рынке чипов показали рост выручки более чем на 20% в годовом исчислении. 7 из 15-ти компаний зарегистрированы в США (к этому списку добавилась Broadcom, сменившая гражданство в апреле этого года), 3 компании зарегистрированы в Европе, по 2-е в Южной Корее и на Тайване и 1 в Японии.
Все участники TOP15, за исключением 4-х компаний, продемонстрировали годовой рост свыше 10 %. 7 компаний из списка, как уже было сказано выше, показали годовой прирост свыше 20 %, причём 5 из них, что неудивительно, оказались производителями памяти (Samsung, SK Hynix, Micron, Toshiba/Toshiba Memory и Western Digital/SanDisk). 2 других рекордсмена — это NVIDIA и ST.
Корпорация Apple стала 16-м кандидатом на звание крупнейшего игрока рынка полупроводников, но оказалась за пределами списка из 15-ти рекордсменов. Выручка Apple от производства SoC для устройств компании в 1-м полугодии 2018 оценивается в $3,5 млрд. Он немного отстаёт от выручки тайваньской компании MediaTek и всё же имеет шанс попасть в список лидеров.
При этом сама Apple производственными мощностями в полупроводниковом секторе не обладает, а лишь заказывает их выпуск чипов собственной разработки на стороне.  
В совокупности выручка 15-ти компаний из обновлённого списка IC Insights показала в 1-м полугодии прирост на 24% в годовом исчислении. Это на 4% больше, чем совокупный прирост стоимости всего мирового рынка полупроводников. На этом фоне продолжают выделяться доходы производителей памяти. Samsung, SK Hynix и Micron показали годовой рост выручки более чем на 35 % каждый. При этом 14 компаний из списка выручили свыше $4 миллиардов каждая.
Как уже сообщалось ранее, компания Intel впервые с 1993 года потеряла 1-е место на рынке полупроводников, уступив его по итогам 2017 года техногиганту Samsung. Но если в 1-м полугодии 2017-го Samsung опередил Intel по продажам всего на 1%, то во 2-м полугодии Samsung опередил Intel уже на 22%. И всё это благодаря росту цен на память.
Ожидается, что в 2018-м году Samsung получит от продаж памяти около 84% выручки. В 2017-м корпорация получила от подразделения по выпуску чипов памяти 81% выручки (почти на 4% меньше). Выручка от продаж полупроводников другого типа за год выросла на 8%. Динамика продаж в последнем случае выше, но цифры доходов пока несопоставимы: в этом году память принесёт Samsung $70 миллиардов, а другие типы полупроводников — $13,5 миллиарда. Если цены на память снизятся, у Intel имеется теоретическая возможность на время вернуть себе 1-е место, но вряд ли это продлится долго.

Seven Top-15 1H18 Semi Suppliers Register ≥20% Gains / Samsung extends its number one ranking and sales lead over Intel to 22%

IC Insights released its August Update to the 2018 McClean Report earlier this month.  This Update included a discussion of the top-25 semiconductor suppliers in 1H18 (the top-15 1H18 semiconductor suppliers are covered in this research bulletin) and Part 1 of an extensive analysis of the IC foundry market and its suppliers.
The top-15 worldwide semiconductor (IC and O-S-D—optoelectronic, sensor, and discrete) sales ranking for 1H18 is shown in Figure 1.  It includes seven suppliers headquartered in the U.S., three in Europe, two each in South Korea and Taiwan, and one in Japan.  After announcing in early April 2018 that it had successfully moved its headquarters location from Singapore to the U.S. IC Insights now classifies Broadcom as a U.S. company.
As shown, all but four of the top 15 companies had double-digit year-over-year growth in 1H18.  Moreover, seven companies had ≥20% growth, including the five big memory suppliers (Samsung, SK Hynix, Micron, Toshiba/Toshiba Memory, and Western Digital/SanDisk) as well as Nvidia and ST.
In total, the top-15 semiconductor companies’ sales surged by 24% in 1H18 compared to 1H17, four points higher than the total worldwide semiconductor industry 1H18/1H17 increase of 20%.  Amazingly, the Big 3 memory suppliers—Samsung, SK Hynix, and Micron, each registered greater than 35% year-over-year growth in 1H18.  Fourteen of the top-15 companies had sales of at least $4.0 billion in 1H18, three companies more than in 1H17.  As shown, it took just over $3.7 billion in sales just to make it into the 1H18 top-15 semiconductor supplier list.
Intel was the number one ranked semiconductor supplier in 1Q17 but lost its lead spot to Samsung in 2Q17 as well as in the full-year 2017 ranking, a position it had held since 1993.  With the continuation of the strong surge in the DRAM and NAND flash markets over the past year, Samsung went from having only 1% more total semiconductor sales than Intel in 1H17 to having 22% more semiconductor sales than Intel in 1H18!
It is interesting to note that memory devices are forecast to represent 84% of Samsung’s semiconductor sales in 2018, up three points from 81% in 2017 and up 13 points from 71% just two years earlier in 2016. Moreover, the company’s non-memory sales in 2018 are expected to be only $13.5 billion, up 8% from 2017’s non-memory sales level of $12.5 billion. In contrast, Samsung’s memory sales are forecast to be up 31% this year and reach $70.0 billion.

Состоялась официальная церемония закладки нового завода Samsung по выпуску чипов с использованием технологии EUV

23 февраля 2018 года корпорация Samsung Electronics объявила о начале строительства в г. Хвасон (Южная Корея) новой линии про выпуску полупроводниковых изделий с использованием литографии в жёстком ультрафиолетовом диапазоне (EUV).
В официальном пресс-релизе говорится, что эти производственные мощности позволят техногиганту упрочить лидерство в технологических процессах с нормами, измеряемыми единицами нанометров.
Иными словами, в Samsung будут использовать EUV, начиная с 7-нанометрового техпроцесса, оптимизированного по критерию энергопотребления микросхем (Low Power Plus или LPP).
Согласно планам вендора, строительство завершится во второй половине 2019 года, а в 2020-м году начнётся освоение производства. Первоначальные инвестиции в предприятие на период до 2020 года составят порядка 6 миллиардов долларов США. В случае увеличения спроса на такую продукцию сумма инвестиций может быть увеличена.

Что такое EUV?

В полупроводниковой промышленности EUV относится к экстремальной ультрафиолетовой литографии, технологии, которая, как ожидается, приведёт к радикальному продвижению на один из важнейших этапов производства полупроводников, фотолитографии.
При изготовлении полупроводниковых чипов круглые диски на основе кремния, называемые «вафли», покрываются светочувствительным веществом и поступают в систему под названием «сканер». Внутри сканера лазерный источник света наносит специальный профиль на пластины для создания паттернов схемы, которые позже используются для формирования миллиардов ультратонких, микроскопически малых структур внутри полупроводникового микрочипа. Этот процесс, описанный очень кратко, известен как фотолитография.
Благодаря применению технологии EUV теперь появилась возможность осуществлять этап фотолитографии, используя источник света с «ультрафиолетовой» длиной волны. В высококонкурентном мире производства микросхем производителям необходимо реализовывать всё более тонкие схемы, поскольку это позволяет интегрировать большее количество компонентов внутри чипа и, следовательно, создавать более мощный и энергоэффективный чип.
Использование источника света EUV позволит формировать более тонкие и плотные шаблоны, чем в предыдущих поколениях, благодаря более короткой длине волны. Следующие поколения сканеров EUV, в частности, будут использовать излучение EUV на длине волны 13,5 нанометров, менее 1/10 из того, что могут обеспечить современные эксимерные лазерные сканеры ArF.

Где будут использованы преимущества EUV?

Сегодня полупроводниковые чипы используются практически во всех электронных устройствах. Технология EUV будет применяться для производства самых передовых полупроводников для мобильных устройств, серверов, сетевого оборудования и суперкомпьютеров.

Samsung Electronics Breaks Ground on New EUV Line in Hwaseong

Construction will be completed in the second half of 2019 and ready for production in 2020 Samsung aims to maintain its leadership in cutting-edge process technology under 7nm

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, today announced that it broke ground on a new EUV (extreme ultraviolet) line in Hwaseong, Korea, aiming to maintain its leadership in state-of-the-art semiconductor technology.
With this new EUV line, Samsung will be able to strengthen its leadership in single nanometer process technology by responding to market demand from various applications, including mobile, server, network, and HPC (high performance computing), for which high performance and power efficiency are critical.
The new facility is expected to be completed within the second half of 2019 and start production ramp-up in 2020. The initial investment in the new EUV line is projected to reach USD 6 billion by 2020 and additional investment will be determined depending on market circumstances.
“With the addition of the new EUV line, Hwaseong will become the center of the company’s semiconductor cluster spanning Giheung, Hwaseong and Pyeongtaek in Korea,” said Kinam Kim, President & CEO of Device Solutions at Samsung Electronics. “The line will play a pivotal role as Samsung seeks to maintain a competitive edge as an industry leader in the coming age of the Fourth Industrial Revolution.”
Samsung has decided to utilize cutting-edge EUV technology starting with its 7-nanometer (nm) LPP (Low Power Plus) process. This new line will be set up with EUV lithography equipment to overcome nano-level technology limitations. Samsung has continued to invest in EUV R&D to support its global customers for developing next-generation chips based on this leading-edge technology.

A Look at EUV: The Core Technology Behind Next Generation Chips

Strategically investing to maintain its long-standing leadership in advanced semiconductor technology, Samsung Electronics today broke ground on a new extreme ultraviolet (EUV) technology line in Hwaseong, Korea. The new line, with initial investment expected to reach USD 6 billion by 2020, will focus on cutting-edge EUV technology considered core to the next generation single nanometer semiconductor era.
Here, we explore exactly what EUV is and why it is so integral to developing next-generation chips.

What is EUV?

In the semiconductor industry, EUV refers to extreme ultraviolet lithography, a technology that is expected to bring a radical progress to one of the most important steps in semiconductor manufacturing, photolithography.
When producing semiconductor chips, silicon-based round disks, called “wafers” are coated with a light-sensitive substance and enter a system called a “scanner.” Inside the scanner, a laser light source is cast onto the wafers to create patterns of circuitries, which later are used for forming billions of ultrafine, microscopically small structures, inside a semiconductor chip. This process, while described very concisely, is known as photolithography.
With EUV technology, a EUV system, or EUV scanner, will now be able to perform the photolithography step by utilizing a light source with an “extreme ultraviolet” wavelength. In the world of chip manufacturing, realizing finer circuits is a must, as it enables integration of a greater number of components inside a chip and therefore building faster and more energy efficient chip.
The utilization of an EUV light source will allow for defining finer and denser patterns than previous methods because of its shorter wavelength, which is essential since light isn’t able to directly define features smaller than its own wavelength. Upcoming EUV scanners will, specifically, utilize EUV radiation at a 13.5-nanometer wavelength, less than 1/10th of what current ArF excimer laser scanners are able to provide.

How will EUV be implemented?

Today, semiconductor chips are being used in almost every electronic device imaginable, and EUV technology will be utilized to produce the most advanced semiconductors for mobile, server, network and supercomputing applications.
For its part, Samsung plans to utilize EUV starting with its 7-nanometer LPP (Low Power Plus) process, a cutting-edge technology that the company expects to apply by the second half of 2018. Samsung’s new fabrication line in Hwaseong, which will be ready for production in 2020, will also be set up with EUV technology to provide leading-edge semiconductor products to global market.