Intel vs. Samsung vs. TSMC

प्रमुख 3 foundries के roadmap की तुलना

• Intel, Samsung, TSMC जैसी 3 प्रमुख foundries ने आने वाली chip technology generations के लिए अपने roadmap के मुख्य हिस्से सार्वजनिक करने शुरू कर दिए हैं
• तीनों कंपनियां transistor scaling को 18/16/14 angstrom रेंज तक जारी रखने की योजना बना रही हैं, और nanosheet व forksheet FET से complementary FET(CFET) में बदलाव संभव है
• AI/ML और data explosion प्रमुख driving factors बन रहे हैं
• yield सुधारने के लिए redundancy और उच्च homogeneity वाले processing element arrays के उपयोग की प्रवृत्ति बढ़ रही है
• 2.5D configuration वाले substrate पर दर्जनों या सैकड़ों chiplets लगाने का तरीका भी बढ़ रहा है
• तीनों कंपनियां पूर्ण 3D-IC विकसित कर रही हैं, और logic को logic के ऊपर stack करके substrate पर mount करने वाले heterogeneous options (जिन्हें 3.5D या 5.5D कहा जाता है) भी देने की योजना है

बड़े पैमाने पर customized design की तेज़ होती प्रवृत्ति

• पहले की तुलना में कहीं अधिक तेज़ी से domain-specific designs को बाज़ार में लाना प्रतिस्पर्धात्मक बढ़त के लिए अनिवार्य हो गया है
• इसके लिए chip design, manufacturing और packaging के तरीकों में बुनियादी बदलाव की ज़रूरत है
• standards, innovative interconnect methods और विभिन्न engineering क्षेत्रों के सहयोग की आवश्यकता है
• तथाकथित "mass customized design" नामक यह approach Moore's Law के अगले चरण का संकेत देती है

heterogeneous chiplets को साथ में काम कराने की चुनौतियां

• heterogeneous chiplets को पूर्वानुमेय तरीके से जोड़ना पहली चुनौती है
• Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe) और Bunch of Wires(BoW) standards के विकास पर ज़ोर है
  • यह connectivity तीनों कंपनियों के लिए महत्वपूर्ण requirement है, लेकिन साथ ही सबसे बड़े फर्कों में से एक भी है
• Intel Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) का उपयोग कर रहा है
  • socket-based approach के तहत सीमित functionality वाले chiplets को specification के अनुसार विकसित किया जाता है
  • package assembly design kits प्रदान किए जाते हैं
• Samsung embedded bridge का उपयोग करता है, जिसे वह 2.3D या I-Cube ETM कहता है
  • subsystem को bridge से जोड़कर काम की गति बढ़ाई जाती है
  • विशेष बाज़ारों को लक्ष्य बनाकर mini-consortium बनाए जा रहे हैं
  • 3DCODE नामक अपनी system technology language पेश की गई है
• TSMC कई तरह के options के साथ प्रयोग कर रहा है
  • RDL और non-RDL bridges, fan-out, 2.5D chip-on-wafer-on-substrate(CoWoS) और System On Integrated Chips (SoIC) सहित कई packaging options उपलब्ध हैं
  • 3Dblox नामक नई language लाकर physical और connectivity components को जोड़ने वाला higher-level design framework दिया गया है

process technology roadmap

• Samsung लगभग 2027 में 14 angstrom SF1.4 process लाने की योजना बना रहा है (संभव है कि 18/16 angstrom को छोड़ दे)
  • 2nm(SF2) die को 4nm(SF4X) die के ऊपर stack करके फिर किसी दूसरे substrate पर mount करने वाला roadmap पेश किया गया है
  • 2027 से SF1.4 को SF2P के ऊपर stack करने की योजना है
• Intel इस साल 18A process लाएगा और कुछ वर्षों बाद 14A process लाने की योजना रखता है
  • Intel, Foveros Direct 3D का उपयोग करके logic को logic के ऊपर stack करेगा
• TSMC 2027 में A16 process जोड़ने की योजना बना रहा है
  • CoWoS का उपयोग पहले से ही NVIDIA और AMD के AI chips की advanced packaging में हो रहा है
  • SoIC technology का लक्ष्य memory को logic के ऊपर stack करना और sensors जैसे अन्य elements को भी integrate करना है

अन्य innovation technologies

• Samsung ने customized HBM योजना की घोषणा की, जिसमें configurable logic layer के नीचे 3D DRAM stacks को package किया जाता है
• Intel transistor density बढ़ने के साथ power delivery समस्याओं को हल करने के लिए chip के backside से power देने वाली PowerVia technology विकसित कर रहा है
• TSMC और Samsung भी backside power delivery technology विकसित कर रहे हैं
• Intel ने glass substrate अपनाने की योजना की घोषणा की, जिसके लाभों में अधिक flatness और कम defects शामिल हैं
• TSMC और Samsung भी glass substrate technology विकसित कर रहे हैं

ecosystem का महत्व

• foundry का ecosystem बनाने की क्षमता बहुत महत्वपूर्ण होती जा रही है
• क्योंकि semiconductor industry इतनी जटिल हो चुकी है कि एक ही कंपनी सब कुछ नहीं कर सकती
• लेकिन processes की संख्या लगातार बढ़ने के साथ हर बदलाव या सुधार को EDA कंपनियों के लिए support करना और कठिन होता जाएगा

निष्कर्ष

• semiconductor supply chain समस्याओं और geopolitical परिस्थितियों के कारण अमेरिका और यूरोप में manufacturing restructuring की आवश्यकता उभर रही है
• प्रतिस्पर्धा का केंद्र है "तेज़ और efficient solutions देने की क्षमता"
• foundry प्रतिस्पर्धा और अधिक जटिल हो रही है, और सरल comparison metrics अब प्रभावी नहीं रहे