台积电与三星的3nm制程争夺激烈
2019-05-29
"2015到2016年,三星Foundry先进制程能力的逐步成熟,从台积电那里夺得了不少大客户订单。2016到2017年,台积电先进制程的进一步成熟,并凭借InFO技术独揽苹果大单。2017年,三星又宣布将晶圆代工部分独立,扩大纯晶圆代工业务份额,直接对标台积电。三星与台积电之间的竞争越发激烈。"
力争3nm进程的原因
3nm制程工艺会给芯片带来哪些具体的变化,根据现在的信息,我们还无法做出精确的判断。但从以往的经验来看,性能提升和功耗降低应该会是更先进制程带来的最直观的提升。
台积电和三星都已经透露了一些关于3nm工艺节点上的进展。5nm、3nm节点主要面向FPGA等高性能计算领域,智能处理器和5G芯片。而2019年被视为是5G商用元年,在接下来的两三年中,5G将会被大规模使用。或许,这也是两大晶圆代工龙头纷纷选择透露3nm进程的诱因之一。
台积电的推进情况
除了7nm、6nm和5nm制程技术,台积电也公布了3nm制程工艺计划,目前位于台湾台南园区3nm晶圆工厂已经通过了环评初审,台积电计划投资约200亿美元建厂,可能在2022年底,2023年初实现批量。
三星与台积电除了在3nm制程上争夺激烈,在其他先进制程方面的碰撞也不少。自2019年以来,台积电接连发布了6nm、5nm、5nm+的发展路线。
台积电的3nm晶圆厂方案已经获得台湾主管部门批准,选址台湾南部科技园区。据悉,台积电3nm工厂建设预计会花费超过200亿美元,同时有望带动相关供应商跟进建厂。
依照台积电规划蓝图,3nm应可在2021年试产、2022年量产,成为全球第一家提供晶圆代工服务,同时解决很多AI人工智能芯片功效更强大的晶圆代工厂。
台积电3nm制程技术已进入实验阶段,3nm制程在"Gate All Around(GAA) "、环绕式闸极技术上已有新突破。台积电已经做出环绕式闸极的结构,外型就像类圆形般,但因为尺寸比前一代缩小30%,也必须导入新材料InAsGe nanowire and Silicon nanowire,因此制程技术上相当困难,尤其是在蚀刻部分是大挑战,不过以优势来说,环绕式闸极的结构将可以改善ESD静电放电,环绕式闸极的结构得以继续微缩栅长尺寸。
在开云棋牌官网在线客服工艺上,台积电去年量产了7nm工艺(N7+),今年是量产第二代7nm工艺(N7+),而且会用上EUV光刻工艺,2020年则会转向5nm节点,目前已经开始在Fab 18工厂上进行了风险试产,2020年第二季度正式商业化量产。
明年的5nm工艺是第一代5nm,之后还会有升级版的5nm Plus(5nm+)工艺,预计在2020年第一季度风险试产,2021年正式量产。
对于台积电的3nm计划,目前最紧急的难题就是人才难题,台积电也在积极挖人,在园区发布了高薪招聘计划,3nm制程很难,台积电还有很多事情要做。
三星的推进情况
前不久,三星也公布了未来的制程工艺路线图,公司计划2020年则会推出3nm EUV工艺,同时晶体管类型也会从FinFET转向GAA结构。
据悉,三星3GAE工艺中还在开发当中,不过在jinu发布了3GAE工艺的PDK 1.0工艺设计套件,旨在帮助客户尽早开始设计工作,提高设计竞争力,同时缩短周转时间(TAT)。
基于GAA的工艺节点有望在下一代应用中广泛采用,例如移动、网络通讯、汽车电子、人工智能(AI)和IoT物联网等。
通过使用全新的晶体管结构可使性能提升35%、功耗降低50%,芯片面积缩小45%。不过,三星官方没有明确3GAE工艺量产时间,但根据市场猜测,三星3nm在2021年实现量产是大概率事件。
预计三星将早于台积电一年推出3nm工艺。谁能更快地推出可靠的新工艺,谁就有可能掌握在该制程上的最大话语权。
三星的3nm工艺时代不再使用FinFET晶体管,而是使用全新的晶体管结构——GAA(Gate-All-Around环绕栅极)晶体管,通过使用纳米片设备制造出了MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多桥-通道场效应管),该技术可以显著增强晶体管性能,主要取代FinFET晶体管技术。
在晶圆代工市场上,三星公司在14nm节点上多少还领先台积电一点时间,10nm节点开始落伍,7nm节点上则是台积电大获全胜,赢得了几乎所有7nm订单,三星只有自家Exynos及IBM的7nm订单,台积电也因此宣传自己在7nm节点上领先友商1年时间。
根据三星的路线图,2021年就要量产3GAE工艺了,这时候台积电也差,而三星则希望借助GAA工艺开发2nm工艺,未来甚至要实现1nm工艺。
给我国的启示
台积电和三星的规划,给大陆芯片制造企业带来了极大的压力。可以作为大陆芯片制造代表的是中芯国际,但是就是这样的代表也才到2019年才开始实现14nm制程的生产,差距在5年以上甚至更多。即使是中芯国际获得ASML的光刻机可以生产7nm芯片,但从设备订购到真正量产,还得花费几年的时间。在芯片制造技术领域里,中芯国际离三星、台积电这样的企业还很远,台积电仅在2017年就获得了2425项,高居全球企业第九位。
台积电毕竟在芯片代工领域占据了半壁江山,其制造技术不但要领先竞争者,同时其制程技术也必须要保持领先,否则要保持芯片代工的龙头位置可不是一件容易的事情。而本就在此领域相对滞后的大陆芯片制造,无疑又加大了追赶的难度。
结尾
这两年,三星电子、台积电在开云棋牌官网在线客服工艺上一路狂奔,虽然有技术之争但把曾经的领导者Intel远远甩在身后已经是不争的事实。
面对市场红利,台积电和三星这样的龙头自然不敢掉以轻心,只有加快进度实现3nm制程的生产,抢占制高点。