5nm制程的案例
ASML：最新光刻機(jī)可支持5nm制程工藝，很快進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)
全球高端光刻機(jī)壟斷霸主ASML亞太區(qū)技術(shù)營(yíng)銷協(xié)理鄭國(guó)偉介紹，2018年下半年ASML已開(kāi)始出貨最先進(jìn)的浸潤(rùn)式光刻機(jī)NXT:2000i，符合集成電路制造5nm制程工藝需求。ASML中國(guó)區(qū)總裁沈波在接受采訪時(shí)表示，這臺(tái)ASML最先進(jìn)的設(shè)備也將很快在中國(guó)市場(chǎng)看到。
此前曾有消息稱ASML受到限制沒(méi)有把最好的機(jī)器設(shè)備銷售給中國(guó)，對(duì)此，沈波表示，上述說(shuō)法并非事實(shí)。ASML的EUV、NXT:1980等高端設(shè)備均已進(jìn)入中國(guó)。目前ASML最新最先進(jìn)的支撐7nm/5nm制程工藝的NXT:2000i也會(huì)很快在中國(guó)市場(chǎng)看到。
根據(jù) 中銀國(guó)際 機(jī)械團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì)，2018年5月19日，長(zhǎng)江存儲(chǔ)訂購(gòu)的ASML193nm浸沒(méi)式光刻機(jī)運(yùn)抵武漢；5月21日，華力二期（華虹六廠）訂購(gòu)的193nm雙極沉浸式光刻機(jī)NXT:1980Di已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)。 中芯國(guó)際 也已向ASML購(gòu)買一臺(tái)EUV（極紫外線）光刻設(shè)備，預(yù)計(jì)2019年交付。這些設(shè)備價(jià)格十分高昂，單價(jià)在7000萬(wàn)美元至1.2億美元。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全球半導(dǎo)體光刻設(shè)備廠中，ASML以80%以上的市占率穩(wěn)居龍頭，其次是日本廠商尼康（Nikon)和 佳能 （Canon），而在高端EUV光刻機(jī)臺(tái)方面，ASML幾乎100%壟斷供應(yīng)。
“如果我們交不出EUV的話，摩爾定律就會(huì)從此停止”，ASML董事長(zhǎng)Peter曾接受媒體采訪時(shí)說(shuō)。摩爾定律演進(jìn)對(duì)設(shè)備廠商提出很大的技術(shù)研發(fā)挑戰(zhàn)，巨額的研發(fā)投入已經(jīng)不是一家公司能夠負(fù)擔(dān)。目前， 英特爾 、 臺(tái)積電 、 三星 等ASML所服務(wù)的集成電路制造客戶，已經(jīng)成為ASML的股東，協(xié)助ASML研發(fā)。 摩根大通 最新報(bào)告表示，ASML已經(jīng)確認(rèn)1.5nm制程的發(fā)展性，可支撐摩爾定律延續(xù)至2030年。沈波指出，2018年ASML投入16億歐元研發(fā)，占營(yíng)收約15 %。
展開(kāi) 臺(tái)積電發(fā)布N4P工藝：增強(qiáng)版的5nm制程技術(shù)都有哪些不同？
臺(tái)積電稱，N4P的性能較原先的N5增快11%，較N4增快6%。與N5相比，N4P的功耗效率提升22%，晶體管密度增加6%。
N4P工藝和此前N4工藝一樣，提供了更多的PPA（功率、性能、面積）優(yōu)勢(shì)，但保持了相同的設(shè)計(jì)規(guī)則、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施、SPICE模擬程序和IP。
此外，N4P通過(guò)減少掩模數(shù)量降低了工藝復(fù)雜性并縮短了晶圓周期時(shí)間。
由于都是5nm技術(shù)平臺(tái)，臺(tái)積電稱N4P制程技術(shù)設(shè)計(jì)可將基于5nm制程的產(chǎn)品輕松移轉(zhuǎn)。
憑借N5、N4、N3和最新的N4P，臺(tái)積電客戶在其產(chǎn)品的性能、面積、成本和功耗等多方面都可以有非常靈活的工藝選擇。
臺(tái)積電目前提供的5nm制程之后大規(guī)模制程的生產(chǎn)路線圖被認(rèn)為如下：
iPhone13系列中的Apple A15Bionic工藝是由臺(tái)積電使用5nm （N5P） 工藝制造的，先前曾有傳言稱，蘋果下一代處理器會(huì)首發(fā)臺(tái)積電3nm工藝。但現(xiàn)在由于技術(shù)限制，臺(tái)積電無(wú)法保證3nm的量產(chǎn)時(shí)間，產(chǎn)能問(wèn)題也尚未解決。
如今，臺(tái)積電剛好在這個(gè)時(shí)候帶來(lái)了N4P工藝，
按照蘋果一貫的行事風(fēng)格A16很有可能使用更為穩(wěn)妥N4P工藝制程，這意味著明年旗艦智能手機(jī)的下一代高通驍龍898芯片很可能也將使用4nm節(jié)點(diǎn)制造。同時(shí)，
即將推出的聯(lián)發(fā)科技天璣2000SoC也據(jù)稱正在使用4nm工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)
。
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)？
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％。
IBM 2納米芯片潛在的好處
據(jù)IBM稱，這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的潛在好處可能包括：
手機(jī)電池壽命翻兩番，只要求用戶每四天給他們的設(shè)備充電一次。
減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡，這些中心占全球能源使用量的1%，即5.8億兆焦耳。將他們所有的服務(wù)器改為基于2納米的處理器，有可能大大減少這一數(shù)字。
大大加快筆記本電腦的功能，從快速處理應(yīng)用程序，到更容易地協(xié)助語(yǔ)言翻譯，到更快的互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)。
有助于加快自動(dòng)駕駛汽車等自主車輛的物體檢測(cè)和反應(yīng)時(shí)間。
另外，這項(xiàng)技術(shù)將使數(shù)據(jù)中心的電源效率、太空探索、人工智能、5G和6G以及量子計(jì)算等領(lǐng)域受益。
實(shí)驗(yàn)室做出來(lái)≠量產(chǎn)
一個(gè)工藝從實(shí)驗(yàn)室出來(lái)，到大規(guī)模量產(chǎn)，過(guò)程中需要芯片代工廠不斷提升晶圓良率。
晶圓良率，指完成所有工藝步驟后，測(cè)試合格的芯片的數(shù)量與整片晶圓上的有效芯片的比值。
因此，晶圓良率決定了芯片的工藝成本。
要是一個(gè)工藝的晶圓良率上不去，量產(chǎn)可能反而會(huì)導(dǎo)致芯片虧損。
而目前，IBM的2nm芯片還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，只是制造出來(lái)而已。
除此之外，也還需要考慮光刻機(jī)等工具的進(jìn)展。
展開(kāi) 盤點(diǎn) | 臺(tái)積電赴美設(shè)廠最新進(jìn)展！
據(jù)悉，臺(tái)積電此前斥資120億美元建造的12吋晶圓廠已經(jīng)開(kāi)工，預(yù)計(jì)到2024年有望量產(chǎn)5nm制程芯片...
報(bào)道稱，在昨(1)日的北美年度技術(shù)研討會(huì)上，臺(tái)積電總裁魏哲家透露，斥資120億美元在亞利桑那州建造12吋晶圓廠現(xiàn)階段已開(kāi)工，工程正順利進(jìn)行。
魏哲家表示，規(guī)劃中的工廠仍有望在2024年開(kāi)始量產(chǎn)5nm制程芯片，月產(chǎn)能約2萬(wàn)片。
報(bào)道指出，臺(tái)積電預(yù)計(jì)將加入英特爾和三星電子等公司的行列，一同爭(zhēng)取540億美元半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼，該政策上周在美國(guó)參議院已取得新進(jìn)展。
路透先前曾引述消息人士稱，臺(tái)積電正計(jì)劃未來(lái)10到15年內(nèi)在亞利桑那州的工廠建造多達(dá)6家工廠，在取得第一座晶圓廠土地時(shí)已確保有足夠的擴(kuò)廠空間，如此一來(lái)便能擴(kuò)建另外5座晶圓廠。
此外，魏哲家說(shuō)，臺(tái)積電3nm制程有望在明年下半年亮相，預(yù)計(jì)將于南科的Fab18廠開(kāi)始量產(chǎn)，今年資本支出預(yù)估為300億美元，未來(lái)三年投資達(dá)1000億美元。
展開(kāi) 
臺(tái)積電3nm真卡關(guān)？業(yè)界曝救命計(jì)劃
外媒近日指出，由于臺(tái)積電3nm制程卡關(guān)，蘋果下一代iPhone處理器A16芯片，將延用臺(tái)積電5nm制程，創(chuàng)連續(xù)3年使用同一個(gè)制程的狀況，臺(tái)積電也響應(yīng)，不評(píng)論市場(chǎng)傳聞，重申 3 nm制程按計(jì)劃進(jìn)行。不過(guò)，業(yè)界認(rèn)為，蘋果可能也考慮到成本關(guān)系，才會(huì)推遲手機(jī)芯片采用3nm制程，至于臺(tái)積電也為了改善成本，針對(duì)極紫外光(EUV)推動(dòng)改善計(jì)劃，以及改良EUV機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)，還有導(dǎo)入先進(jìn)封裝，讓3nm制程有更多的客戶愿意采用。
3nm制程面臨芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度以及晶圓代工成本飆高等問(wèn)題，更因?yàn)镋UV曝光機(jī)采購(gòu)成本創(chuàng)新高，產(chǎn)出吞吐量（throughput）提升速度放緩，讓3nm晶圓代工報(bào)價(jià)恐達(dá)近3萬(wàn)美元。
此外，EUV機(jī)臺(tái)透過(guò)特殊的反射鏡進(jìn)行傳送，耗電量達(dá)深紫外光微影（DUV）機(jī)臺(tái)10倍以上，來(lái)達(dá)到最后剩下2%的光能進(jìn)行曝光，臺(tái)積電透過(guò)機(jī)臺(tái)程序修正，將EUV光脈沖能量?jī)?yōu)化，并重新設(shè)計(jì)反射結(jié)構(gòu)，有效提升3%反射率；臺(tái)積電還分析二氧化碳雷射系統(tǒng)放大器的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，采用變動(dòng)頻率取代固定頻率的運(yùn)作模式，進(jìn)一步強(qiáng)化放大器10%能源使用效率。臺(tái)積電也提升EUV機(jī)臺(tái)5%能源使用效率，預(yù)計(jì)用在生產(chǎn)3nm制程的機(jī)臺(tái)上。
業(yè)界透露，臺(tái)積電將啟動(dòng)EUV持續(xù)改善計(jì)劃（CIP），在維持摩爾定律進(jìn)程上，希望在增加芯片尺寸同時(shí)，減少先進(jìn)制程EUV光罩使用道數(shù)。
荷商半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備商、獨(dú)家供應(yīng)EUV曝光機(jī)的艾司摩爾(ASML)，今年下半年推出的NXE：3600D價(jià)格高達(dá)1.4～1.5億美元，每小時(shí)吞吐量達(dá)160片12吋晶圓，基于5nm制程的4nm進(jìn)行改良，EUV光罩層大約在14層之內(nèi)，3nm制程將達(dá)25層，導(dǎo)致成本暴增，不是所有的客戶都愿意采用。
展開(kāi) 半導(dǎo)體制程之爭(zhēng)烽煙再起，“中國(guó)芯”該如何反超？
一直以來(lái)，三星在7nm、5nm先進(jìn)制程工藝上都落后于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電，所以該公司對(duì)于3nm制程工藝可謂寄予厚望，迫切希望能通過(guò)3nm制程實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)積電的技術(shù)反超。
當(dāng)然，對(duì)于三星來(lái)說(shuō)，這顆3nm SRAM芯片也是意義非凡，它不僅代表了3nm制程工藝最新落地的里程碑，還采用了GAAFET的MBCFET技術(shù)，在晶體管結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了新的突破。根據(jù)三星電子副總裁Taejoong Song傳遞的信息，新的芯片具有“高速度、低功耗和小面積”的優(yōu)勢(shì)，容量為256Mb（32MB），面積為56平方毫米。
值得一提的是，臺(tái)積電和三星在7nm制程以前均采用FinFET技術(shù)（鰭式場(chǎng)效晶體管），但是從5nm制程開(kāi)始，F(xiàn)inFET工藝極限的瓶頸就逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。在3nm制程芯片的實(shí)現(xiàn)路徑上，三星決定用MBCFEF替代傳統(tǒng)的FinFET，預(yù)計(jì)于明年量產(chǎn)，但臺(tái)積電卻依舊堅(jiān)持FinFET技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，暫定于今年下半年投入試產(chǎn)，計(jì)劃于明年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
臺(tái)積電和三星還在為3nm制程廝殺激烈，這幾年悶聲不吭的IBM卻在今年5月突然放了個(gè)大招，發(fā)布了2nm芯片制程技術(shù)。消息一出，業(yè)界嘩然，很多人至今似乎還無(wú)法相信，世界上首個(gè)2nm制程芯片，竟然是默默無(wú)聞的IBM最先發(fā)布的！
按照IBM的幾組數(shù)據(jù)指標(biāo)，其2nm制程工藝與當(dāng)下較為先進(jìn)的7nm相比，性能將提升45%，功耗降幅則高達(dá)75%。
展開(kāi) “如7而至”， 7nm產(chǎn)品亮相引關(guān)注
下一站，5nm
從眼下7nm制程的種種困難可以看出，在5nm及以后的節(jié)點(diǎn)上，晶體管的結(jié)構(gòu)很有可能仍然需要進(jìn)行改進(jìn)，目前比較受關(guān)注的是一種類似羅漢塔式的Nanosheet晶體管。
但是正如7nm一樣，5nm制程要解決的也不只有晶體管架構(gòu)，還有全新布線層材料等難點(diǎn)的存在。根據(jù)幾家半導(dǎo)體廠商發(fā)布的路線圖，5nm制程被暫定在2020年開(kāi)始研制，至少Nanosheet是以此為目標(biāo)的。
如同過(guò)去一樣，摩爾定律的命運(yùn)不僅取決于芯片工藝的尺寸，也取決于物理學(xué)家和工程師。這些將決定生產(chǎn)出的晶體管和電路可以改善到何種程度。三星、臺(tái)積電和GF的技術(shù)進(jìn)步，讓我們看到了7nm制程時(shí)代的發(fā)展方向。即便需要克服大量物理與工程難題，集成電路產(chǎn)業(yè)也在一步一步向前走。
不過(guò)當(dāng)未來(lái)半導(dǎo)體工藝進(jìn)一步發(fā)展到5nm甚至3nm后，電路中較窄之處甚至只有十幾個(gè)原子的厚度，那時(shí)硅半導(dǎo)體工藝可能真的要面臨極限，現(xiàn)如今各方競(jìng)相角逐7nm制程的情景也許是硅半導(dǎo)體的最后一站，新型半導(dǎo)體材料將呼之欲出，產(chǎn)業(yè)拭目以待。
在這樣的情況下，期望能夠看到半導(dǎo)體企業(yè)攜手奮進(jìn)，在未來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上持續(xù)發(fā)力，繼續(xù)遵循著摩爾定律的腳步，將人類的計(jì)算能力和制造能力推向新的高峰。
展開(kāi) 7nm產(chǎn)品亮相引發(fā)關(guān)注 馬太效應(yīng)加劇強(qiáng)者恒強(qiáng)
下一站，5nm
從眼下7nm制程的種種困難可以看出，在5nm及以后的節(jié)點(diǎn)上，晶體管的結(jié)構(gòu)很有可能仍然需要進(jìn)行改進(jìn)，目前比較受關(guān)注的是一種類似羅漢塔式的Nanosheet晶體管。
但是正如7nm一樣，5nm制程要解決的也不只有晶體管架構(gòu)，還有全新布線層材料等難點(diǎn)的存在。根據(jù)幾家半導(dǎo)體廠商發(fā)布的路線圖，5nm制程被暫定在2020年開(kāi)始研制，至少Nanosheet是以此為目標(biāo)的。
如同過(guò)去一樣，摩爾定律的命運(yùn)不僅取決于芯片工藝的尺寸，也取決于物理學(xué)家和工程師。這些將決定生產(chǎn)出的晶體管和電路可以改善到何種程度。三星、臺(tái)積電和GF的技術(shù)進(jìn)步，讓我們看到了7nm制程時(shí)代的發(fā)展方向。即便需要克服大量物理與工程難題，集成電路產(chǎn)業(yè)也在一步一步向前走。
不過(guò)當(dāng)未來(lái)半導(dǎo)體工藝進(jìn)一步發(fā)展到5nm甚至3nm后，電路中較窄之處甚至只有十幾個(gè)原子的厚度，那時(shí)硅半導(dǎo)體工藝可能真的要面臨極限，現(xiàn)如今各方競(jìng)相角逐7nm制程的情景也許是硅半導(dǎo)體的最后一站，新型半導(dǎo)體材料將呼之欲出，產(chǎn)業(yè)拭目以待。
在這樣的情況下，期望能夠看到半導(dǎo)體企業(yè)攜手奮進(jìn)，在未來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上持續(xù)發(fā)力，繼續(xù)遵循著摩爾定律的腳步，將人類的計(jì)算能力和制造能力推向新的高峰。（馬奕）
來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)
展開(kāi) 3nm鏖戰(zhàn)正酣 代工雙雄臺(tái)積電和三星誰(shuí)將勝出？
知名研究機(jī)構(gòu)The Information Network預(yù)測(cè)，臺(tái)積電領(lǐng)先三星在晶圓代工的先進(jìn)制程產(chǎn)能規(guī)模約242%至460%不等。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，三星在2020年的晶圓月產(chǎn)能約為2.5萬(wàn)片，而臺(tái)積電則為14萬(wàn)片，尤其是在目前最前沿的5nm制程方面，三星晶圓月產(chǎn)能約為5000片，而臺(tái)積電約為9萬(wàn)片。
在最新通報(bào)會(huì)上，臺(tái)積電表示，由于5nm需求強(qiáng)勁，該公司5nm系列在2021年的產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃比2020年會(huì)翻倍，2022年將比2020年增長(zhǎng)3.5倍以上，并在2023年達(dá)到2020年的4倍以上。
而據(jù)韓國(guó)媒體引述多家供應(yīng)商報(bào)道，由于三星遲遲未提高5nm的產(chǎn)品良率，使得三星在5nm產(chǎn)線的構(gòu)建與客戶搶奪上也陷入被動(dòng)。
客戶訂單
近段時(shí)間以來(lái)，頻傳臺(tái)積電和三星3nm首家客戶的消息。據(jù)消息稱，蘋果已經(jīng)成為臺(tái)積電3nm制程的首批客戶，預(yù)先承包了臺(tái)積電3nm制程的初期產(chǎn)能，同時(shí)英特爾也將采用臺(tái)積電3nm制程生產(chǎn)圖形芯片、服務(wù)器處理器。
而處理器大廠AMD可能成為三星代工業(yè)務(wù)首家3nm制程客戶，原因是合作伙伴臺(tái)積電與蘋果關(guān)系密切，使AMD考慮選擇三星交付3納米制程訂單。除了AMD，高通也對(duì)三星3nm制程感興趣。
目前，兩家的3nm客戶 名單還未正式公布。但從現(xiàn)有客戶來(lái)看，臺(tái)積電的客戶幾乎覆蓋了全球頂級(jí)半導(dǎo)體巨頭，包括蘋果、AMD、高通、Marvel、聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá)等都是其主要客戶。
展開(kāi) 決戰(zhàn)3nm —— 三星和臺(tái)積電誰(shuí)會(huì)最先沖過(guò)終點(diǎn)線?
臺(tái)積電第三季5nm制程比重約18%，7nm制程比重約34%，包括5nm及7nm的先進(jìn)制程比重約52%。
三星與臺(tái)積電的制程熱戰(zhàn)持續(xù)之際，也讓后續(xù)梯隊(duì)與兩大巨頭的差距越拉越大。
除臺(tái)積電與三星外，TrendForce排名顯示，目前位居全球芯片代工份額第三至第五位的為聯(lián)電、格羅方德、中芯國(guó)際，其中，聯(lián)電與格羅方德的份額各為7%，中芯國(guó)際僅為4%。
份額的弱勢(shì)也讓在上述廠商在先進(jìn)制程上的投入更趨無(wú)力。
早在2018年，聯(lián)電與格羅方德其實(shí)已經(jīng)相繼退出了7nm制程競(jìng)爭(zhēng)，目前聯(lián)電的主力產(chǎn)線在14nm，格羅方德則為28nm，二者都選擇了更保守的競(jìng)爭(zhēng)策略。
目前在7nm及以下制程領(lǐng)域，全球只有臺(tái)積電與三星有能力繼續(xù)挺進(jìn)，延續(xù)摩爾定律。
對(duì)于代工廠商而言，率先將先進(jìn)工藝量產(chǎn)，并且保證性能穩(wěn)定是搶占市場(chǎng)份額的關(guān)鍵。
目前三星在產(chǎn)能與良率方面和臺(tái)積電仍有一段差距，這種差距是短期內(nèi)無(wú)法改變的。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，三星在2020年的晶圓月產(chǎn)能約為2.5萬(wàn)片，而臺(tái)積電則為14萬(wàn)片，尤其是在目前最前沿的5nm制程方面，三星晶圓月產(chǎn)能約為5000片，而臺(tái)積電約為9萬(wàn)片。
在產(chǎn)能方面，臺(tái)積電還具有動(dòng)態(tài)調(diào)配生產(chǎn)線能力，可以將產(chǎn)能利用率提高到110%~120%，這是三星所不具備的。
展開(kāi) ASML今年將推新一代EUV光刻機(jī)，產(chǎn)能為每小時(shí)170片
目前，全球EUV光刻機(jī)生產(chǎn)基本上由荷蘭阿斯麥公司所壟斷，其最新 NXE:3400B EUV機(jī)型，采用245W光源，在實(shí)驗(yàn)條件下，未使用掩膜保護(hù)膜（pellicle），已實(shí)現(xiàn)每小時(shí)曝光140片晶圓的吞吐量；該機(jī)型在用戶端的測(cè)試中，可達(dá)到每小時(shí)曝光125片晶圓的吞吐量，套刻誤差2nm；按照阿斯麥公司EUV技術(shù)路線規(guī)劃，公司將在2018年底前，通過(guò)技術(shù)升級(jí)使NXE:3400B EUV機(jī)型的套刻誤差減小到1.7nm以下，滿足5nm制程的工藝需求；在2019年中，采用250W EUV光源，達(dá)到每小時(shí)145片晶圓的量產(chǎn)吞吐量；在2020年，推出升級(jí)版的NXE:3400C EUV機(jī)型，采用250W EUV光源達(dá)到155片/時(shí)的量產(chǎn)吞吐量。總體上，目前的250W EUV光源已經(jīng)可以滿足7nm甚至5nm制程的要求，但針對(duì)下一代的EUV光源仍有待開(kāi)發(fā)。據(jù)估算，在3nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，對(duì)EUV光源的功率要求將提升到500W，到了1nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，光源功率要求甚至將達(dá)到1KW。
高數(shù)值孔徑（High-NA）光學(xué)系統(tǒng)方面，由于極紫外光會(huì)被所有材料（包括各種氣體）吸收，因此極紫外光光刻必需在真空環(huán)境下，并且使用反射式透鏡進(jìn)行。目前，阿斯麥公司已開(kāi)發(fā)出數(shù)值孔徑為0.33的EUV光刻機(jī)鏡頭，阿斯麥正在為3nm及以下制程采開(kāi)發(fā)更高數(shù)值孔徑（NA）光學(xué)系統(tǒng)，公司與卡爾蔡司公司合作開(kāi)發(fā)的數(shù)值孔徑為0.5的光學(xué)系統(tǒng)，預(yù)計(jì)在2023-2024年后量產(chǎn)，該光學(xué)系統(tǒng)分辨率(Resolution)和生產(chǎn)時(shí)的套刻誤差(Overlay)比現(xiàn)有系統(tǒng)高出70%，每小時(shí)可以處理 185 片晶圓。
除光刻機(jī)之外，EUV光刻要在芯片量產(chǎn)中應(yīng)用仍有一些技術(shù)問(wèn)題有待進(jìn)一步解決，如：光刻膠、掩膜、掩膜保護(hù)薄膜（pellicle）。
展開(kāi) 
英特爾在7nm將擁抱EUV技術(shù)
隨著晶圓代工廠臺(tái)積電及記憶體廠三星電子的7納米邏輯制程均支援極紫外光（EUV）微影技術(shù)，并會(huì)在2019年進(jìn)入量產(chǎn)階段，半導(dǎo)體龍頭英特爾也確定正在開(kāi)發(fā)中的7納米制程會(huì)支援新一代EUV技術(shù)。
英特爾10納米制程推進(jìn)不如預(yù)期，導(dǎo)致14納米產(chǎn)能供不應(yīng)求，并造成2018年第四季以來(lái)的處理器缺貨問(wèn)題，預(yù)期要等到2019年第二季才會(huì)獲得紓解。英特爾日前已宣布將擴(kuò)大資本支出提升產(chǎn)能，并且預(yù)期10納米Ice Lake處理器將在今年第四季量產(chǎn)出貨。
至于英特爾未來(lái)制程微縮計(jì)劃，據(jù)外電報(bào)導(dǎo)，掌管英特爾制程及制造業(yè)務(wù)技術(shù)及系統(tǒng)架構(gòu)事業(yè)的總裁兼首席工程師Murthy Renduchintala日前指出，10納米制程與2014年訂定的制程標(biāo)準(zhǔn)相同，不論性能、密度、功耗等都保持不變。另外，有了10納米的制程研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，英特爾7納米發(fā)展良好，并將加入新一代EUV微影技術(shù)，由于10納米及7納米是由不同團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，7納米EUV制程不會(huì)受到10納米制程延遲影響。不過(guò)，英特爾未提及7納米何時(shí)可進(jìn)入量產(chǎn)。
據(jù)猜測(cè)，英特爾原原計(jì)劃10nm后第四年推出，所以就是2020年底，假如真能做到，那么10nm制程將會(huì)是最短命的一代制程。
按照估計(jì)，Intel可能還要配置多20~40臺(tái)ASML的7nm EUV光刻機(jī)來(lái)達(dá)到月產(chǎn)10萬(wàn)片的能力。（7nm EUV光刻機(jī)單臺(tái)售價(jià)1.2億美元。）
業(yè)界指出，臺(tái)積電及三星的7納米EUV制程2019年逐步提升產(chǎn)能，但要開(kāi)始真正大量進(jìn)行投片量產(chǎn)，應(yīng)該要等到2020年之后。英特爾的7納米EUV制程要真正進(jìn)入生產(chǎn)階段，預(yù)期也要等到2020年或2021年之后。
展開(kāi) 成熟制程or先進(jìn)制程，哪個(gè)更缺產(chǎn)能？
在談到產(chǎn)能話題時(shí)，該公司總裁魏哲家表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能短缺情況將延續(xù)至明年，成熟制程更可能緊缺到2022年。在全球成熟制程產(chǎn)能嚴(yán)重短缺的情況下，臺(tái)積電也罕見(jiàn)地?cái)U(kuò)充了成熟制程產(chǎn)能。魏哲家表示，預(yù)期今、明年成熟制程缺貨情況將持續(xù)。該公司新產(chǎn)能要到2023 年才會(huì)釋放出來(lái)，屆時(shí)能提供更多產(chǎn)能給客戶，并讓成熟制程產(chǎn)能吃緊情況稍獲緩解。
作為全球晶圓代工龍頭，臺(tái)積電占有約56%的市場(chǎng)份額，更強(qiáng)悍的是，該公司不僅在先進(jìn)制程方面遙遙領(lǐng)先于業(yè)界，其在成熟制程晶圓代工領(lǐng)域也排名第一。
先進(jìn)制程穩(wěn)中有升
據(jù)TrendForce統(tǒng)計(jì)，今年第一季度，臺(tái)積電5nm制程營(yíng)收貢獻(xiàn)有望保持近兩成，7nm制程需求強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)7nm營(yíng)收貢獻(xiàn)將小幅增長(zhǎng)，有望超過(guò)三成，再加上車用芯片需求躍升，預(yù)估第一季度臺(tái)積電整體營(yíng)收將再創(chuàng)新高，年增25%左右。
而從臺(tái)積電公布的第一季度財(cái)報(bào)來(lái)看，與預(yù)測(cè)基本相符：?jiǎn)渭径惡蠹円?396.9億元新臺(tái)幣，季減2.2%，年增19.4%；按制程劃分，臺(tái)積電第一季度5nm制程出貨占總銷售金額的14%，7nm占35%，16nm占14%，28nm占11%。
在12英寸晶圓先進(jìn)制程產(chǎn)能方面，臺(tái)積電一家獨(dú)大，而近一年，對(duì)其產(chǎn)能需求增長(zhǎng)最快的非AMD莫屬了，特別是7nm訂單，由于AMD的ZEN 2 和即將推出的ZEN 3架構(gòu)CPU都是基于7nm制程的，而該公司在CPU市場(chǎng)的增長(zhǎng)勢(shì)頭非常猛。另外，AMD的GPU也由臺(tái)積電代工生產(chǎn)，且依然是以7nm制程為主。
展開(kāi) 方寸之困：納米級(jí)芯片通關(guān)路
從2011年發(fā)布的22nm節(jié)點(diǎn)到2019年公布的5nm節(jié)點(diǎn)，這種FinFET立體結(jié)構(gòu)一直占據(jù)主導(dǎo)地位。
在FinFET結(jié)構(gòu)下，近幾年，手機(jī)芯片正取代筆記本電腦芯片，成為推動(dòng)制程工藝?yán)^續(xù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?2016年，誕生的三星 Exynos 9和高通驍龍835等開(kāi)始采用10nm制程的芯片。2018 年，蘋果在iPhone XS上首先用上了7nm制程的A12 Bionic芯片；緊隨其后，高通驍龍855和華為海思的麒麟980也采用了臺(tái)積電的7nm工藝。半導(dǎo)體器件制造工藝正式進(jìn)入7nm時(shí)代。
2020年正式進(jìn)入5nm時(shí)代。驍龍X60成為全球首款基于5nm工藝打造的芯片，也是全球第一款5nm工藝的5G芯片。
但難度也同時(shí)存在，也就是5nm再繼續(xù)向下發(fā)展時(shí)，晶體管將經(jīng)歷穿過(guò)柵氧化層的量子隧穿，即使采用這種三維結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)漏電的情況。因此，5nm制程一度曾被認(rèn)為是摩爾定律的終結(jié)。
而如果想推進(jìn)到3nm制程，晶體管架構(gòu)還需要要實(shí)現(xiàn)一種全新的改造。
納米芯片下一步，向3nm以下邁進(jìn)
在5nm制程之后，芯片的下一個(gè)完整技術(shù)節(jié)點(diǎn)就邁向了3nm制程。2017年，臺(tái)積電宣布計(jì)劃在2023年開(kāi)始批量生產(chǎn)3 nm工藝節(jié)點(diǎn)。在2018年初，IMEC和Cadence表示，已經(jīng)使用極端紫外線光刻（EUV）和193 nm 浸沒(méi)式光刻技術(shù)制作了3 nm測(cè)試芯片。
而今年初，三星率先宣布已經(jīng)成功制造出第一個(gè)3nm工藝的原型。
展開(kāi) 半導(dǎo)體先進(jìn)制程的“大躍進(jìn)”
臺(tái)積電則在一年前就表示要在2022下半年量產(chǎn)3nm芯片，外界認(rèn)為其主要客戶肯定是蘋果，然而，當(dāng)9月初蘋果發(fā)布新機(jī)和A16處理器的時(shí)候，卻未見(jiàn)采用3nm，而是成熟的4nm制程，新技術(shù)高昂的成本迫使蘋果放棄了最初版本的3nm，而將希望放在了2023年可將成本降下來(lái)的新版3nm制程。
4nm
2021年11月，聯(lián)發(fā)科正式發(fā)布了高端手機(jī)SoC芯片天璣9000，采用了臺(tái)積電4nm制程工藝，這也是全球首款量產(chǎn)的4nm制程芯片。
5nm芯片在2020年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上，臺(tái)積電和三星在向3nm進(jìn)發(fā)，在3nm量產(chǎn)之前，4nm制程填補(bǔ)了5nm與3nm之間的空擋。
臺(tái)積電4nm工藝與5nm屬于同一平臺(tái)，但4nm工藝的速度、功耗和密度都有了改善，其最大的優(yōu)勢(shì)在于與5nm兼容的設(shè)計(jì)規(guī)則、SPICE和IP。使用5nm工藝設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠輕易地轉(zhuǎn)移到4nm平臺(tái)上來(lái)。
三星的4nm制程主要分為4LPE和4LPP，并將4LPE視為7LPP工藝的演進(jìn)版本，可提供比5nm更好的PPAc（功率、性能、面積、成本）表現(xiàn)。4LPP是4nm的低功耗版本，于2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這也是三星最后一個(gè)采用FinFET晶體管架構(gòu)的制程節(jié)點(diǎn)。
5nm
臺(tái)積電表示，由于客戶對(duì)5nm需求強(qiáng)勁，該公司5nm系列在2022年的產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃比2020年增長(zhǎng)3.5倍以上，并在2023年達(dá)到2020年的4倍以上。
臺(tái)積電還推出了5nm的新版本－N5A制程，目標(biāo)在于滿足汽車應(yīng)用對(duì)于運(yùn)算能力日益增加的需求。
蘋果和高通是臺(tái)積電5nm制程的最大客戶，此外，AMD也在爭(zhēng)取臺(tái)積電的5nm訂單，于2021年開(kāi)始出貨。至于聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá)、比特大陸等客戶，也都在后邊排隊(duì)等候臺(tái)積電的5nm產(chǎn)能。
三星的低功耗版本5LPE性能比7nm提升了10％，而在相同的時(shí)鐘和復(fù)雜度下，功耗可降低20％。
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