芯片制程的案例
行業(yè)缺乏對(duì)成熟制程芯片的投資
芯片生產(chǎn)的成熟制程和先進(jìn)制程兩個(gè)領(lǐng)域，在經(jīng)濟(jì)回報(bào)上的差距是明顯的。
據(jù)管理咨詢公司貝恩公司（Bain&Co.）稱，一種用于高級(jí)芯片的5納米晶片，可在iPhone 13等最新智能手機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序，截至今年售價(jià)約為17000美元。
相比之下，一塊28納米晶圓的價(jià)格約為3000美元，這種采用成熟制程的半導(dǎo)體，可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的功能，如將設(shè)備連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。
半導(dǎo)體世界以納米或用于生產(chǎn)的晶體管的大小來(lái)對(duì)自己進(jìn)行分類。晶體管越小，工藝技術(shù)越新、越先進(jìn)，單個(gè)硅片上可以制造的芯片數(shù)量也就越多。
使用28納米工藝或更成熟工藝制造的芯片通常被視為成熟制程芯片，數(shù)字越高表示技術(shù)越成熟。使用更小的納米工藝制造的芯片被認(rèn)為是先進(jìn)的，最尖端的芯片都是用一位數(shù)的納米工藝制造的。
據(jù)摩根士丹利(Morgan Stanley)估計(jì)，在經(jīng)濟(jì)重新開(kāi)放和消費(fèi)反彈的刺激下，全球各個(gè)行業(yè)的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始了一個(gè)資本支出過(guò)熱的周期。摩根士丹利表示，全球投資今年將恢復(fù)到疫情前的水平，明年將超過(guò)這一水平。
但目前沒(méi)有一個(gè)行業(yè)像芯片制造商那樣加速投資。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)普爾全球評(píng)級(jí)（s&P Global Ratings）對(duì)全球2000家最大的非金融上市公司的分析，在資本支出最大的20個(gè)行業(yè)中，半導(dǎo)體行業(yè)今年的資本支出為32%，同比增幅最大，約為平均水平的2.5倍。
半導(dǎo)體行業(yè)在先進(jìn)芯片上的支出通常是與買(mǎi)家的需求密切協(xié)調(diào)規(guī)劃和執(zhí)行的。
展開(kāi) 對(duì)比 | 芯片制程大PK！Intel 10nm，三星3nm，IBM 2nm，臺(tái)積電1nm
Intel：10nm
Intel的桌面和服務(wù)器CPU處理器一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的制程，今年新CEO基爾辛格執(zhí)掌大印后才開(kāi)啟技術(shù)路線，預(yù)計(jì)今年將推出10nm，7nm已經(jīng)take in。
今年下半年，Intel將推出代號(hào)為Alder Lake的12代酷睿處理器，升級(jí)10納米ESF工藝和Golden Cove架構(gòu)，首次使用大小核架構(gòu)，最多16核24線程。
在服務(wù)器領(lǐng)域中，Intel推出了14nm工藝的Cooper Lake處理器，也就是第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，最多28核心56線程(八路就是最多224核心448線程)，部分型號(hào)增加了核心數(shù)量，同時(shí)頻率更高，基準(zhǔn)頻率提升至最高3.1GHz，單核睿頻加速最高則可達(dá)4.3GHz，三級(jí)緩存最多38.5MB(每核心對(duì)應(yīng)1.375MB)，熱設(shè)計(jì)功耗150-250W。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)然Intel的處理器架構(gòu)與其他Arm架構(gòu)有所不同，制程也不能用簡(jiǎn)單的數(shù)字進(jìn)行比較。三星的3nm可能是目前能夠最快量產(chǎn)的制程，臺(tái)積電的1nm也只是取得重大突破，離實(shí)際量產(chǎn)應(yīng)該還有一段距離。
不過(guò)，制程之爭(zhēng)已經(jīng)成了芯片設(shè)計(jì)與代工領(lǐng)域最重要的方式。
展開(kāi) Moldex3D仿真分析之芯片封裝制程挑戰(zhàn)與不確定性
IC封裝是以固態(tài)封裝材料 (Epoxy Molding Compound, EMC)及液態(tài)封裝材料(Liquid Molding Compound, LMC)進(jìn)行封裝的制程，藉以達(dá)到保護(hù)精密電子芯片避免物理?yè)p壞或腐蝕。在封裝的過(guò)程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應(yīng)、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復(fù)雜組件，故芯片封裝制程中將會(huì)產(chǎn)生許多制程挑戰(zhàn)與不確定性。常見(jiàn)的IC封裝問(wèn)題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導(dǎo)線架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項(xiàng)目相當(dāng)完善，以準(zhǔn)確的材料量測(cè)為基礎(chǔ)，除了基本的流動(dòng)充填與硬化過(guò)程模擬；并延伸到其他先進(jìn)制造評(píng)估，例如 : 金線偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過(guò)程、應(yīng)力分布與結(jié)構(gòu)變形等。透過(guò)精準(zhǔn)的模擬可以預(yù)測(cè)及解決重大成型問(wèn)題，將有助于產(chǎn)品質(zhì)量提升，更可以有效地預(yù)防潛在缺陷；藉由模擬優(yōu)化達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，并縮減制造成本和周期。
展開(kāi) 芯片1納米以下制程重大突破，臺(tái)積電官宣「鉍」密武器！
吳志毅教授說(shuō)明，在使用「鉍（Bi）」為「接觸電極」的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)后，二維材料電晶體的效能，不但與「硅基半導(dǎo)體」相當(dāng)，又有潛力與目前主流的硅基制程技術(shù)相容，有助于未來(lái)突破「摩爾定律」極限。
研究成果能替下世代晶片，提供省電、高速等絕佳條件，未來(lái)可望投入人工智能、電動(dòng)車、疾病預(yù)測(cè)等新興科技應(yīng)用。
臺(tái)積電走向2nm！預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)
幾十年來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)步的背后存在著一條金科玉律，即摩爾定律。
摩爾定律表明：每隔 18~24 個(gè)月，集成電路上可容納的元器件數(shù)目便會(huì)增加一倍，芯片的性能也會(huì)隨之翻一番。
然而，在摩爾定律放緩甚至失效的今天，全球幾大半導(dǎo)體公司依舊在拼命「廝殺」，希望率先拿下制造工藝布局的制高點(diǎn)。
臺(tái)積電在先進(jìn)制程方面可謂是一騎絕塵。
3nm領(lǐng)域，臺(tái)積電一只獨(dú)秀。
2020年，5nm量產(chǎn)。
2nm預(yù)計(jì)在2023至2024推出。
此前報(bào)道曾介紹了臺(tái)積電近年來(lái)整個(gè)先進(jìn)制程的布局：
要知道，臺(tái)積電、英特爾和三星并稱半導(dǎo)體制造業(yè)「三巨頭」。在芯片制程逐漸縮小的路上，三大巨頭你追我趕。
現(xiàn)在半路又殺出了IBM，上周竟宣布自己研發(fā)出了世界首個(gè)2nm芯片，相當(dāng)于在指甲大小的芯片上容納多達(dá)500億個(gè)晶體管，速度更快并且更高效。
對(duì)與更先進(jìn)的2nm制程，臺(tái)積電早在2019年就宣布對(duì)此研發(fā)。
展開(kāi) 
2021年半導(dǎo)體市場(chǎng)分析: 芯片缺貨何時(shí)休? 制程工藝將走向何方?
02
制程市場(chǎng)與投資熱點(diǎn)
Gartner對(duì)于12英寸為主的先進(jìn)制程的產(chǎn)能進(jìn)行了以下的預(yù)測(cè)。
圖1 先進(jìn)制程產(chǎn)能供應(yīng)緊張
從圖1的預(yù)測(cè)中可以看到，產(chǎn)能增加最大的是5 nm及以下。今年5 nm的升級(jí)版——4nm也將會(huì)出現(xiàn)，2022年的目標(biāo)則是3nm。5nm產(chǎn)能的增加將會(huì)推動(dòng)先進(jìn)制程市場(chǎng)的成長(zhǎng)。圖1也顯示，55/65 nm也會(huì)是增長(zhǎng)較高的制程，主要原因是目前55 nm的需求量非常大。55 nm雖然是較老的制程，但其需求量在未來(lái)幾年仍然會(huì)有較大的增加。此外，28 nm、14 nm、16 nm都有較大的增加機(jī)會(huì)。
1）傳統(tǒng)制程
圖2 傳統(tǒng)制程產(chǎn)能供應(yīng)緊張
傳統(tǒng)制程主要集中在8英寸晶圓上，現(xiàn)在8英寸晶圓非常緊缺。因?yàn)檫^(guò)去很多年8英寸產(chǎn)能過(guò)剩，導(dǎo)致價(jià)格“跌跌不休”，谷底時(shí)期只有約300美元。很多工廠，尤其是日本的一些半導(dǎo)體企業(yè)，已經(jīng)關(guān)閉了8英寸的產(chǎn)線。同時(shí)，5G手機(jī)對(duì)PMIC、模擬電路需求量有較大的增加。尤其是PMIC（電源管理芯片）制程集中在180/150 nm，主要為8英寸和少部分12英寸，并不會(huì)有大幅度的提升。需求量的增加導(dǎo)致了目前電源相關(guān)芯片嚴(yán)重缺貨。
目前針對(duì)8英寸產(chǎn)線沒(méi)有建新廠的投資，大多數(shù)投資為擴(kuò)產(chǎn)。例如中芯國(guó)際的財(cái)報(bào)顯示約會(huì)增加4.5萬(wàn)片晶圓的擴(kuò)產(chǎn)。擴(kuò)產(chǎn)實(shí)際是為了解決燃眉之急，但要徹底解決8英寸制程緊缺的問(wèn)題，仍需要將8英寸的產(chǎn)能轉(zhuǎn)向12英寸。因?yàn)?2英寸產(chǎn)能產(chǎn)出大，同樣時(shí)間條件下，其產(chǎn)出可達(dá)2倍多。
臺(tái)積電已在使用12英寸的制程和晶圓為聯(lián)發(fā)科生產(chǎn)PMIC方面的產(chǎn)品，雖然目前量級(jí)較小，但預(yù)計(jì)會(huì)有更多的轉(zhuǎn)移。
展開(kāi) 詳解IBM全球首款2nm芯片制程，等效臺(tái)積電3.5納米技術(shù)？
2納米芯片的制造還包括首次使用所謂的底部電介質(zhì)隔離
（bottom dielectric isolation）
，它可以減少電流泄漏，因此有助于減少芯片上的功耗。在上圖中，那是淺灰色的條，位于中部橫截面中的三個(gè)堆疊的晶體管板的下面。
IBM為2納米工藝創(chuàng)建的另一項(xiàng)新技術(shù)稱為內(nèi)部空間干燥工藝
（inner space dry process）
，從表面上看，這聽(tīng)起來(lái)不舒服，但實(shí)際上這個(gè)技術(shù)使IBM能夠進(jìn)行精確的門(mén)控制。
在實(shí)施過(guò)程中，IBM還廣泛地使用EUV技術(shù)，并包括在芯片過(guò)程的前端進(jìn)行EUV圖案化，而不僅是在中間和后端，后者目前已被廣泛應(yīng)用于7納米工藝。重要的是，IBM這個(gè)芯片上的所有關(guān)鍵功能都將使用EUV光刻技術(shù)進(jìn)行蝕刻，IBM也已經(jīng)弄清楚了如何使用單次曝光EUV來(lái)減少用于蝕刻芯片的光學(xué)掩模的數(shù)量。
這樣的改善帶來(lái)的最終結(jié)果是，制造2納米芯片所需的步驟要比7納米芯片少得多，這將促進(jìn)整個(gè)晶圓廠的發(fā)展，并可能也降低某些成品晶圓的成本。這是我們能看到的。
最后，2納米晶體管的閾值電壓
（上表中的Vt）
可以根據(jù)需要增大和減小，例如，用于手持設(shè)備的電壓較低，而用于百億超級(jí)計(jì)算機(jī)的CPU的電壓較高。
IBM并未透露這種2納米技術(shù)是否會(huì)采用硅鍺通道，但是顯然有可能。
與當(dāng)前將使用在Power10芯片的7納米制程相比，這種2納米制程有望將速度提高45％或以相同速度運(yùn)行，將功耗降低75％。
展開(kāi) 解密英特爾最新制程路線，它與主流先進(jìn)制程有何區(qū)別？
其中，這個(gè)制程將會(huì)采用全新的晶體管結(jié)構(gòu)Gate-All-Around，并非是為22nm以下制程產(chǎn)品化立下汗馬功勞的FinFET結(jié)構(gòu)。
換言之，這種應(yīng)用了新材料的新結(jié)構(gòu)芯片，將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)制程概念，產(chǎn)生重大改變。這也是基辛格上任后，多次在公開(kāi)場(chǎng)合呼吁大家正確理解“制程數(shù)字”：
“包括英特爾在內(nèi)，使用著各不相同的制程節(jié)點(diǎn)命名和編號(hào)方案，這些方案既不指代任何具體的度量方法，也無(wú)法全面展現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)芯片能效和性能的最佳平衡。”
所以，英特爾這次興師動(dòng)眾地更換了命名體系“讓客戶對(duì)整個(gè)行業(yè)的制程節(jié)點(diǎn)演進(jìn)有一個(gè)更準(zhǔn)確認(rèn)知，進(jìn)而做出更明智的決策”，其實(shí)主要目的就是對(duì)付臺(tái)積電和三星的5nm和3nm制程名字。
這也是英特爾如今建立新命名體系的根本緣由。
這聽(tīng)起來(lái)似乎是一種營(yíng)銷策略，旨在讓英特爾即將推出的10nm芯片與AMD的產(chǎn)品相比更具競(jìng)爭(zhēng)力。目前AMD的產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)臺(tái)積電推出了7nm制程芯片，蘋(píng)果也已經(jīng)推出5nm制程的M1芯片。
雖然這些技術(shù)看起來(lái)是領(lǐng)先的，但實(shí)際上卻不完全如此。在芯片的命名中，由于3D封裝技術(shù)和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)物理屬性的進(jìn)步，節(jié)點(diǎn)名稱實(shí)際上并不指芯片上晶體管的大小。
從技術(shù)角度看，英特爾的10nm芯片與臺(tái)積電或三星等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的7nm品牌硬件大致相當(dāng)，英特爾使用與之類似的生產(chǎn)技術(shù)，并提供可媲美的晶體管密度。在商業(yè)硬件領(lǐng)域也是如此，例如英特爾的10nm芯片可與AMD的7nm銳龍芯片競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。
因此，英特爾此次「品牌重塑」是對(duì)于該公司技術(shù)節(jié)點(diǎn)介紹方式的一次重要改變。
在業(yè)內(nèi)，原來(lái)人們使用柵極的大小來(lái)體現(xiàn)制程技術(shù)。而在當(dāng)前階段，芯片能力的發(fā)展已經(jīng)很大程度上取決于其他技術(shù)了。
展開(kāi) “制裁”之下，中芯國(guó)際卻依然賺翻了
那么有同學(xué)可能就要問(wèn)了，現(xiàn)在一看有關(guān)芯片的新聞，都是商用5nm、沖擊3nm，甚至IBM都搞出了2nm、臺(tái)積電都開(kāi)始研發(fā)1nm，為啥幾十nm的幾代前的古董芯片還有這么大的市場(chǎng)？
這是因?yàn)椋藰O少數(shù)手機(jī)、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器使用的芯片需要高端制程外，目前幾乎所有電子元器件所需的芯片對(duì)制程要求都沒(méi)有那么高。
比如最短缺的汽車上使用的車規(guī)芯片，主流產(chǎn)品28nm都算高端，而射頻芯片、存儲(chǔ)芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片等看似高端的元器件，其實(shí)本身對(duì)制程要求也沒(méi)那么高。
所以，在手機(jī)芯片大廠、電腦芯片大廠們?cè)?em>芯片制程的“高端玩家區(qū)”中拼的刺刀見(jiàn)紅時(shí)，絕大多數(shù)的科技企業(yè)，依然在安安靜靜的使用幾十nm甚至微米級(jí)別的芯片。這才是芯片產(chǎn)業(yè)的真正廣闊的市場(chǎng)。
而中芯國(guó)際雖然沒(méi)有能力坐上高手們的牌桌，但卻在大眾麻將室里占據(jù)一席之地。
或者換句話說(shuō)，中芯國(guó)際的產(chǎn)線除了不能生產(chǎn)少數(shù)高端芯片產(chǎn)品外，其余芯片產(chǎn)品幾乎都可代工生產(chǎn)。而目前最缺芯片的，不是財(cái)大氣粗能搶占臺(tái)積電產(chǎn)能的先進(jìn)制程芯片公司，恰恰是目前得往后稍一稍排隊(duì)的成熟制程芯片公司。因此，在國(guó)人眼中“技術(shù)不行”的中芯國(guó)際其實(shí)在芯片行業(yè)內(nèi)卻是貨真價(jià)實(shí)的香餑餑，一方面是產(chǎn)線滿載運(yùn)行，另一方面是代工價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，這才使得中芯國(guó)際賺得盆滿缽滿。
就算高通、博通這種級(jí)別的公司，也有很多類型芯片交由中芯國(guó)際代工，就算在被拉黑的2020年，其美國(guó)客戶收入也占到了四分之一。
中芯國(guó)際CEO趙海軍甚至都放出了如下的話語(yǔ)：“公司的產(chǎn)能分配原則，是優(yōu)先滿足長(zhǎng)期與中芯國(guó)際合作和共同發(fā)展的客戶，其次是考慮高毛利的產(chǎn)品，同時(shí)保持與其他客戶的密切溝通，協(xié)商保證最重要的需求。”你就說(shuō)狂不狂吧。
不過(guò)，相比其他芯片代工廠，仍然位列實(shí)體清單是中芯國(guó)際最大的隱患。
展開(kāi) 芯片納米制程競(jìng)爭(zhēng)激烈:臺(tái)積電吞晶圓代工六成市場(chǎng)
不管怎樣，聯(lián)電與格芯先后退出先進(jìn)制程軍備競(jìng)賽，加上英特爾的10納米制程處理器量產(chǎn)出貨時(shí)程再度遞延到2019年底，均顯示先進(jìn)制程的技術(shù)進(jìn)展已面臨瓶頸。
金字塔尖的競(jìng)爭(zhēng)
三星似乎是目前臺(tái)積電在先進(jìn)制程“數(shù)字游戲”中的唯一對(duì)手。
在近幾年來(lái)，三星在先進(jìn)制程工藝方面一再取得對(duì)臺(tái)積電的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，14/16nmFinFET、10nm工藝均先于臺(tái)積電投產(chǎn)，而在臺(tái)積電分析師會(huì)議舉行的同一天，三星宣布使用極紫外光刻技術(shù)（EUV）的7nmLPP工藝開(kāi)始生產(chǎn)，叫板意味十足。
對(duì)于三星的動(dòng)作，臺(tái)積電高調(diào)反擊表示，手上已有100個(gè)7nm的流片客戶，應(yīng)用在AI領(lǐng)域的高速運(yùn)算芯片占多數(shù)，更重要的是，2019年第二代采用EUV技術(shù)的7nm將貢獻(xiàn)10億美元營(yíng)收。
其中一位客戶就是華為，有消息稱海思麒麟990目前正用臺(tái)積電7nmPlusEUV的工藝設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)在2019年一季度正式流片，而一次流片就至少花費(fèi)3000萬(wàn)美元，但華為并沒(méi)有對(duì)此作出回復(fù)。
而在高通的4G/5G峰會(huì)上，華為也是被提及最多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。而為了“反制”對(duì)手，高通也在加快芯片模組的出貨節(jié)奏。現(xiàn)場(chǎng)的一名高通工作人員對(duì)記者表示，目前高通正在把AI的能力，覆蓋到更多的芯片組合中，包括驍龍675的AI性能提升了50%。
過(guò)去，三星電子與高通的合作可謂緊密，但由于三星7nm工藝遲遲未上，分析師稱高通最新的頂級(jí)移動(dòng)芯片驍龍8150有可能轉(zhuǎn)由臺(tái)積電代工，不過(guò)，在三星第二代采用EUV工藝的7nm芯片量產(chǎn)后，又迎來(lái)了變數(shù)。
“純晶圓代工廠每片晶圓的平均收入在很大程度上取決于工藝技術(shù)的最小特征尺寸。”ICinsights最新的統(tǒng)計(jì)顯示，2018年，0.5μm/200mm每片晶圓的平均營(yíng)收（370美元）和小于20nm/300mm每片晶圓創(chuàng)造的營(yíng)收（6050美元）之間的差異超過(guò)16倍。
展開(kāi) ARM攜手臺(tái)積電22納米制程，搶攻移動(dòng)設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)芯片市場(chǎng)
延續(xù)臺(tái)積電與 Arm 在 28 納米 HPC+ 平臺(tái)成功合作的基礎(chǔ)，臺(tái)積電與 Arm 攜手大幅降低功耗與面積，為彼此共同的芯片設(shè)計(jì)伙伴提供許多機(jī)會(huì)，在更多設(shè)備呈現(xiàn)更完善的終端運(yùn)算經(jīng)驗(yàn)。
Arm 指出，與臺(tái)積電 22 納米 ULP / ULL 制程技術(shù)的積極整合時(shí)程下，確保滿足 Arm 與臺(tái)積電共同的芯片設(shè)計(jì)伙伴可在 2018 下半年完成相關(guān)設(shè)計(jì)定案。
為什么俄羅斯不擔(dān)心芯片禁運(yùn)？
比如手機(jī)芯片，平板電腦的芯片，都是力求越小越好，因?yàn)檫@些設(shè)備本身的內(nèi)部空間就很小，大尺寸的芯片根本放不下，因此才需要提升制程。
這就是為什么會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多臺(tái)式機(jī)的CPU芯片制程并不高，而平板電腦的芯片制程會(huì)高一些，到了智能手機(jī)后制程又會(huì)更高一些。
但對(duì)于許多軍用設(shè)備而言，對(duì)芯片尺寸的要求并不高。就好比如果一張A4紙寫(xiě)不下內(nèi)容的話，那么就換一張A2紙，不夠再換更大的。芯片也是如此，晶體管數(shù)量不夠，就用面積來(lái)湊。
并且晶體管做的太小，反而有一些弊端，比如抗干擾能力差，容易產(chǎn)生量子隧穿現(xiàn)象等，這對(duì)于穩(wěn)定性要求極高的軍事產(chǎn)品都是不可容忍的缺陷。
而兩顆芯片，只要晶體管數(shù)量相當(dāng)，就意味著算力也基本相當(dāng)，采用低制程，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性、壽命、品控、成本等方面都有優(yōu)勢(shì)，而高制程芯片，或許在性能和尺寸上有一定優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于軍事產(chǎn)品而言，基本沒(méi)有什么用處。
并且在軍用設(shè)備上，內(nèi)部空間充足，散熱條件也不錯(cuò)，這種情況下，制程低反而是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
而俄羅斯憑借著原有的電子管基礎(chǔ)，利用模擬電路技術(shù)用晶體震蕩器代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的芯片，在軍事應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了自主可控。
據(jù)公開(kāi)資料顯示，目前俄羅斯可以制造180-90-65nm制程的微電路用于導(dǎo)航系統(tǒng)，銀行和社交卡，RFID標(biāo)簽和文檔芯片。從技術(shù)角度來(lái)看，已經(jīng)完全滿足軍事設(shè)備芯片的制造要求。
俄羅斯公司Baikal Electronics首次啟動(dòng)了Baikal-S處理器，它有48個(gè)基于Arm指令集架構(gòu)（ISA）的內(nèi)核。
代號(hào)為BE-S1000的處理器可以以2.0GHz的基本頻率運(yùn)行48個(gè)內(nèi)核，最大提升到2.5GHz的時(shí)鐘速度。所有這些都是在120瓦的TDP下實(shí)現(xiàn)的，使這種設(shè)計(jì)非常高效。
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Intel終于要擠出10nm 智能駕駛企業(yè)卻紛紛選擇28nm
目前，比較知名的芯片代工廠包括Intel、三星、臺(tái)積電以及格羅方德這樣的公司。
自1995年以后，半導(dǎo)體制程工藝水平從500nm、350nm、250nm一直進(jìn)化到如今的28nm、10nm以及7nm。目前，多數(shù)代工廠都在大力投入7nm生產(chǎn)線，相關(guān)的樣片也已經(jīng)流片成功。
所謂制程納米，是CMOSFET晶體管閘極的寬度，即閘長(zhǎng)。閘長(zhǎng)可以分為光刻閘長(zhǎng)和實(shí)際閘長(zhǎng)。由于在光刻中光存在衍射現(xiàn)象以及芯片制造中還要經(jīng)歷離子注入、蝕刻、等離子沖洗、熱處理等步驟，因此會(huì)導(dǎo)致光刻閘長(zhǎng)和實(shí)際閘長(zhǎng)不一致的情況。
另外，同樣的制程技術(shù)下，實(shí)際閘長(zhǎng)也會(huì)不一樣。Intel在10nm制程上與對(duì)手進(jìn)行的以下對(duì)比便足以說(shuō)明問(wèn)題。
閘長(zhǎng)越短，有兩大好處：一是提高晶體管密度，在同樣大小的硅晶圓制造更多的晶體管，運(yùn)算能力會(huì)更強(qiáng)；另一個(gè)好處是降低功耗，因?yàn)殚l長(zhǎng)決定了電流通過(guò)時(shí)的損耗，寬度越窄，功耗越低。
這也是為什么眾多芯片設(shè)計(jì)商要采用更先進(jìn)的制程工藝的原因，但將真實(shí)需求、投入成本、技術(shù)成熟度引入進(jìn)考量體系的話，很多芯片設(shè)計(jì)企業(yè)并不會(huì)一味去追求最新的制程工藝，他們會(huì)選擇在具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)上性價(jià)比最高的工藝。
根據(jù)咨詢公司Gartner的推算，10nm芯片的總設(shè)計(jì)成本約為1.2億美元，7nm芯片則為2.71億美元，較10nm高出兩倍之多，所以并不是所有企業(yè)都能追逐最新的工藝。
智能駕駛芯片企業(yè)所選擇的芯片制程工藝在12nm-40nm之間，策略是比較穩(wěn)妥而且保守的。
展開(kāi) 中芯國(guó)際或?qū)⒂诮衲?月試產(chǎn)7nm芯片，爭(zhēng)取10月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，7nm 制程工藝如何用DUV實(shí)現(xiàn)？
近日有媒體報(bào)道稱，中芯國(guó)際將在本月試產(chǎn)7nm芯片，并爭(zhēng)取在今年10月份實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。其次，中芯國(guó)際在14nm制程工藝良品率已追上臺(tái)積電，達(dá)到業(yè)界水平的90%-95%。
值得一提的是，此次中芯國(guó)際試產(chǎn)7nm芯片是計(jì)劃通過(guò)DUV工藝來(lái)試產(chǎn)。
7nm 制程工藝如何實(shí)現(xiàn)？
按常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，一般將28nm芯片加工能力作為分界線——超過(guò)28nm屬于成熟工藝芯片，低于28nm則可歸為先進(jìn)工藝芯片。先進(jìn)工藝?yán)锩娴?4nm，中芯國(guó)際也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的量產(chǎn)，并且已經(jīng)獲得了穩(wěn)定的客戶源，算是在“先進(jìn)工藝芯片站住了一只腳”。
但在7nm芯片加工領(lǐng)域，當(dāng)前的中芯國(guó)際依然只是取得了階段性成果。
基本算是獲得了初步加工能力，但仍未能完全實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商品化，即處于“向大批量商業(yè)化生產(chǎn)沖擊階段”——按中芯國(guó)際CEO梁孟松的說(shuō)法，在其帶領(lǐng)下已經(jīng)攻克到了7nm技術(shù)，并準(zhǔn)備今年4月份試產(chǎn)，順利的話在今年年底或明年初的時(shí)候可以批量生產(chǎn)。
那么7nm 制程工藝到底該如何實(shí)現(xiàn)呢？
首先我們看一下7nm 工藝制程的特征尺寸和工藝參數(shù)，找出其中最小的特征尺寸，比如 fin width 6nm, fin pitch 27/30nm，gate length 8/10nm，minimum metal pitch 36/40nm，gate pitch 54/57nm，我們需要考慮的問(wèn)題就是如何通過(guò)光刻工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這些特征尺寸。
7nm Node
目前可以實(shí)現(xiàn)7nm 制程的只有臺(tái)積電和三星兩家，三星是從一開(kāi)始就使用EUV光刻機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而臺(tái)積電則是從DUV開(kāi)始實(shí)現(xiàn)，然后再轉(zhuǎn)向EUV 。
展開(kāi) 全球首款2nm芯片制程發(fā)布，未來(lái)手機(jī)四天一充電？
先進(jìn)納米制程所必須的極紫光刻機(jī)EUV，ASML在全球生產(chǎn)了100臺(tái)，其中70臺(tái)都?xì)w臺(tái)積電。
IBM這項(xiàng)2納米芯片制造技術(shù)，還需要幾年時(shí)間才能推向市場(chǎng)。而屆時(shí)臺(tái)積電的3納米或早已稱新王了。
芯片上更多的晶體管也意味著處理器設(shè)計(jì)人員擁有更多的選擇。IBM已經(jīng)在最新一代的IBM硬件中實(shí)現(xiàn)了其他創(chuàng)新的核心級(jí)增強(qiáng)功能，例如IBM POWER10和IBM z15。
但更強(qiáng)大、更高效的CPU正奔赴而來(lái)，這不值得興奮嗎？
【5/26更新】ASML正制造新一代光刻機(jī)，每臺(tái)售價(jià)約4億美元
硅片：用硅晶制成的圓片。硅片有多種尺寸，尺寸越大，產(chǎn)率越高。題外話，由于硅片是圓的，所以需要在硅片上剪一個(gè)缺口來(lái)確認(rèn)硅片的坐標(biāo)系，根據(jù)缺口的形狀不同分為兩種，分別叫flat、notch。
內(nèi)部封閉框架、減振器：將工作臺(tái)與外部環(huán)境隔離，保持水平，減少外界振動(dòng)干擾，并維持穩(wěn)定的溫度、壓力。
首臺(tái)國(guó)產(chǎn)28納米工藝浸沒(méi)式光刻機(jī)有望交付
我國(guó)在光刻機(jī)方面的技術(shù)積累和人才儲(chǔ)備相對(duì)不足，雖無(wú)法制造高端光刻機(jī)，但可以制造一些低、中端的光刻機(jī)。
2008年起，我國(guó)開(kāi)始重視光刻機(jī)的研發(fā)。為推動(dòng)我國(guó)集成電路制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家決定實(shí)施科技重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”項(xiàng)目（又稱“02專項(xiàng)”）。在該項(xiàng)目下，我國(guó)研究團(tuán)隊(duì)一路攻堅(jiān)克難，國(guó)產(chǎn)首套90納米高端光刻機(jī)已經(jīng)研制成功。
2019年4月，武漢光電國(guó)家研究中心甘棕松團(tuán)隊(duì)通過(guò)2束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，并使用遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段。該成果一舉實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)材料、軟件和零部件的三大國(guó)產(chǎn)化。
2020年6月，上海微電子設(shè)備有限公司透露將在2021—2022年交付首臺(tái)國(guó)產(chǎn)28納米工藝浸沒(méi)式光刻機(jī)。這意味著國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)工藝從以前的90納米一舉突破到28納米。
雖然國(guó)產(chǎn)28納米光刻機(jī)與已面世的5納米頂尖制程存在較大差距，但常見(jiàn)的射頻芯片、藍(lán)牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各種電器的驅(qū)動(dòng)芯片等非核心邏輯芯片，仍采用28~90納米工藝。
在光刻工藝進(jìn)入28納米以下制程之后的較長(zhǎng)一段時(shí)間里，16納米和14納米制程的成本一度高于28納米，與摩爾定律的運(yùn)行規(guī)律相反，這也使得28納米制程工藝極具性價(jià)比。在實(shí)際應(yīng)用中，28納米光刻機(jī)不僅能用來(lái)生產(chǎn)28納米芯片，更有望通過(guò)多重曝光的方式生產(chǎn)14納米、10納米、7納米芯片。
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