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7nm,半导体决战之局?谁主沉浮?

(2017/2/6 15:34)
标签:7nm 台积电 三星

文/MaidouDEmaidou

上次整了点材料随便谈了谈10nm以及FINFET相关的技术分享,效果还不错,坦率说,台机电也好,三星也好,他们的14/16nm在intel看来都是不值一提的,



因为从单6T的SRAM的面积来看,都是没达到intel的面积水平的。当然在台机电和三星来看,这只是个敲门砖而已,正式跨入FINFET时代,将漏电控制到足够小才是根本出发点。



台机的我没找到图(手机搜索还是麻烦,凑活看吧):On 10nm  TSMC has gate pitch at 70nm and metal pitch of 46nm, 跟三星各有千秋吧,前端落后一点但后端有一点点优势。

TSMC和三星的10nm更像是intel的14nm的90% shrink版本,接近12nm的水平。台机和三星的策略基本相近,这样的好处是很多工艺是跟14/16nm相接近的,工艺架构上面改动并不是那么大,对intel来说,这更像是个为了市场的卖点而生的工艺节点,很奇怪而且不诚实。但是即使如此,高通835依然宣称可以降低功耗25%,可见工艺的进步对SOC的性能功耗比还是大大有利的。

7nm,玩法有什么不同

到了7时代,intel再也不可能对外宣称自己是对TSMC和三星只是纸面上的差距了,我们可以看到TSMC在去年三月份和年底释放的数据:

0.027μm2 SRAM test cell made in its 7nm process using immersion steppers. The 256-Mbit, six-transistor SRAM has the smallest。Either a speed gain (35-40%) or power reduction (>65%) versus the company’s commercial 16nm FinFET process,”

电路面积相比16nm只有40%-50%,这个跨越是相当大的,同等门数的电路功耗可以降低65%,这个对GPU和ISP来说都是很大的好消息。而且TSMC是在传统的193nm光刻机上面实现的,这个是个关键技术点。

在7nm之前,甚至说在28nm的时候,大家已经在谈什么时候进入EUV时代,那什么是EUV?

光刻机的波长是决定晶体管栅的宽度的核心因素,ASML是目前硕果仅存的先进厂家,目前他自己的财力早就不能支撑EUV的研发了,所以钱都是intelTSMC三星众筹出来一起搞得,你看看底下打的要死,还是得强做欢颜一起建设社会主义。

光刻机的波长从之前的i-line到248nm我们已经称之为DUV(深紫外线)了,后来不够用了,波长变为193nm,193nm不够用了改为浸没式,往机器里加水,啊,不对,是镜头之间加水,脑子进点水有利于折射。现在所有的主流工艺都是这个脑袋进水或者进其他啥啥的来实现的,当然后来一次光刻不够就搞double patterning。

时至今日,这个技术已经力不从心了,三星认为在7nm这个节点上必须抛弃,演进到EUV,波长为13.5nm,而且三星有图有真相,给出了具体的比较,不懂的人也可以看出来上面用EUV的图案干净清楚,底下用double patterning的图案犹如麻花。


说了你们不懂,不用细说吧

说了你们不懂,不用细说吧


    EUV是很好,但到现在为止,ASML还没有实现真正的机器量产,一个核心指标就是光的发射功率要达到250w(我看到的消息是现在只有150w左右,未确认)。另外一个问题是particle问题也没有解决,目前业界的看法是可能要到2018甚至要到2019年才能量产,这个对7nm的量产会有致命的时间影响。

     当然目前来看,瓶颈是在后端的金属层定义上面,所以三星前端的gate工艺依然会用ArF-i,而后端用EUV。

   TSMC的玩法是不能等,不能靠,目前的技术也不是不能用,先开发起来,同步针对EUV进行开发,以目前的进度看,TSMC的进展非常顺利,应该是采用了quad patterning,去年三月份就实现了128M SRAM 30%的量率,10月份实现256SRAM。这个进度应该说是相当不错的,相信到明年上半年,有机会小规模试产了(我是说有机会……)。这个唯一的问题是mask层数相当多……



ARF-i就是193浸没式光刻机


   所以目前7nm基本上就是TSMC和三星对决,或者说台机电和ASML的决战点更合适,ASML进度提前,三星的略胜一筹,ASML延后,三星7nm肯定落后。当然还有5nm这个山头必须用EUV的节点在前面挡一下,不会落后太多。

   你肯定会问intel呢,在家睡觉呢,intel目前没有7nm的计划,专心把10nm搞量产再说吧,打算到2022才真正量产传说中真正的7nm。

    当然说是决战也谈不上,台机电目前看7nm应该会翻盘,重新夺回包括高通在内的重量级选手。另外在7nm阶段,用硅中介(妈的感觉还是用interposer高大上一点,很多人看不懂)2.5D封装会是TSMC和三星的主力攻坚点,因为逻辑电路延迟是很重要的技术点,也只有这样才能实现GPU和DRAM等之间的高速互联。

   当然3D封装进展最快的还是俺们sensor,大x的手机很快应该装备带DRAM的sensor了。

   2018之后的半导体工艺,相信主要的方向应该不是手机了,我认为应该是汽车电子包括ADAS的推广和自动驾驶所需要的高速GPU的需求是最主要的方向。


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