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迈向摩尔定律的又一步-三星和台积电转向5纳米制造

世界上最大的两家代工厂 -台湾半导体制造公司(台积电)和三星在4月份宣布他们已经再次登上摩尔定律阶梯。 台积电首先发言,称其5纳米制造工艺现在处于所谓的“风险生产” - 该公司认为已经完成了这一过程,但最初的客户有机会认为它将适用于他们的设计。 三星迅速跟进了类似的声明。

台积电表示,其5纳米工艺可提供15%的速度提升或30%的功效提升。 三星承诺提高10%的性能或提高20%的效率。 分析师称这些数据符合预期。 然而,与十年前有时50%的改进相比,摩尔定律显然不像过去那样。 但从大型代工厂的投资来看,客户仍然认为这是值得的。

为什么5纳米特殊?

5纳米节点是从一开始就使用极紫外光刻(EUV)制造的第一个节点。 EUV光的波长仅为13.5 nm,可在硅上产生极其精细的图案。 其中一些模式可以使用上一代光刻工具制作,但这些工具必须连续制定三种或四种不同的模式,以产生EUV在一个步骤中管理的相同结果。

性能和功耗改进

铸造厂开始在没有EUV的情况下进行7-nm制造,但后来用它来缩小光刻步骤的数量并提高产量。 在5纳米处,铸造厂被认为使用10到12个EUV步骤,如果甚至可以使用旧技术,那么这将在旧技术中转换为30步或更多步骤。

因为包含这些图案的光掩模非常昂贵,而且每台光刻机本身都是1亿美元以上的投资,“EUV每层的成本更高,”VLSI Research的G. Dan Hutcheson说。 但这是每个晶圆的净收入差距,EUV将成为所有未来流程的核心。

谁会用它?

新的制造工艺并不适合所有人。 至少还没有。 但两家公司都发现了一些可能的早期采用者,包括制造智能手机应用处理器和5G基础设施的供应商 IHS Markit的半导体制造分析师Len Jelinek说:“你必须拥有高容量,并且需要速度或功率效率。”

TIRIAS Research的Kevin Krewell解释说,你也在与谁竞争。 图形处理单元,现场可编程门阵列和高性能微处理器曾经是第一个利用摩尔定律最前沿的人。但他说,随着这些市场竞争的减少,移动处理器需要新技术来区分自己。

是否只剩下两家公司了?

只有三星和台积电提供5纳米代工服务。 据分析师称,GlobalFoundries放弃了14纳米,英特尔推出了相当于竞争对手7纳米的数据,该数字已经推迟了几年。

三星和台积电仍然存在,因为他们可以负担得起投资并期望获得合理的回报。三星是 2018年收入最大的芯片制造商 ,但其代工业务排名第四,台积电 处于领先地位 。 台积电2018年的资本支出为100亿美元。三星预计到2030年将几乎与每年的资本支出相匹配。

只有两家公司能够采用最先进的制造工艺,这个行业才能发挥作用吗? “这不是一个可以运作的问题吗?”Hutcheson说。 “它必须工作。”

“只要我们至少有两个可行的解决方案,那么整个行业就会感到舒适,”Jelinek说。

下一步是什么?

传统上,芯片制造商的管道在7纳米之后具有5纳米,在5纳米之后具有3纳米。但分析师表示,期望代工厂提供各种技术,并通过渐进式改进填补空白。 实际上,三星和台积电都在提供他们称之为6纳米工艺的产品 。 代工厂将需要这些中间产品,以使客户走上摩尔定律的边缘。 毕竟,5和0之间没有多少数字。

· 2019-06-04 10:11  本新闻来源自:,版权归原创方所有

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