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台积电透露重磅消息,5nm线程工艺即将到来

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有了解半导体技术的发展小伙伴都知道“摩尔定律”这四个字——当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。其直观结果是:制程演进一直在以大约0.7的倍数逐级缩减,如1000nm->700nm->500nm->350nm->250nm等。


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而在制程迈过180nm节点后,台积电等代工厂提出了一种相比Intel的制程缩减0.9倍的工艺。这种工艺可以在不对产线进行大改的同时提供了1.24倍电路密度的芯片。不过,英特尔对这种“不三不四的”技术可谓非常不感冒,还为其挂上了“半代工艺”的名号。


Intel和IBM制造技术联盟(包括三星和GF等)依然严格按着180nm->130nm->90nm->65nm->45nm->32nm->22nm的步调前行(三星和GF在32nm后转向28nm),而台积电等半导体晶圆代工厂则走上了150nm->110nm->80nm->55nm->40nm->28nm->20nm的路线。


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小伙伴们都知道,处理器芯片的制造工艺常常用XXnm来表示,比如Intel的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm++制造工艺。所谓的XXnm指的是集成电路的MOSFET晶体管栅极的宽度,也被称为栅长。栅长越短,则可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶体管。


但是,全球知名的半导体代工厂台积电近日则是宣布其的2个重要突破——第一是其首次完成了7nm EUV工艺的流片工作,第二是其5nm 工艺将在2019年4月进行试产。

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虽然台积电已经在今年4月开始量产全球最为先进的7nm技术,但其并非使用EUV技术,仍采用传统的DUV,不过这个“假冒7nm”相比10nm 依然有接近40%的功效提升、15%的性能提升和37%的核心面积缩小。目前,麒麟980、苹果A12、骁龙855和AMD下一代CPU/GPU都确认将会采用该技术进行制造以及量产。


7nm EUV的应用,能继续提升并挖掘7nm的潜力,虽然目前并未公布更多数据,但已公布EUV工艺能提升20%晶体管密度,并降低6%-12%的同频功耗。而且7nm挖掘殆尽之后,台积电将开始5nm的 EUV的试产,有望在2020年Q2季度完成量产,并应用在各家旗舰平台上。5nm的晶体管密度将提升80%,同功耗下频率再度提升15%。


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目前,最重要的代工企业台积电、三星和格罗方德(GF)在半导体工艺的发展上越来越迅猛,10nm制程才刚刚应用一年半,7nm都已经横空出世了。要知道,新一代iPhone A12处理器就是使用台积电的7nm制程,距离其发布上市也就一个月的时间。


不过如此迅猛的发展对我们来说不一定是好事——当年台积电当年在20nm工艺上的不良表现也是导致了高通骁龙810出现过严重的发热问题。


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同时,EUV技术的难度相当大。EUV的研发在20世纪90年代就已经开始,并且最早希望是在90nm制程节点上投入应用。然而EUV光刻机却一直达不到正式生产的要求,由此就将DUV一路推进到了10nm阶段。


目前ASML的EUV光刻机使用40对蔡司镜面构成光路,每个镜面的反光率为70%。这也就是说,EUV光束通过该系统中的每一对镜面时都会减半,在经过40对镜面反射后,只有不到2%的光线能投射到晶元上。到达晶圆的光线越少,光刻所需的曝光时间就越长,相应的生产成本也就越高。


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再加上价格和能耗,EUV取代DUV依然十分艰难。同时,最新的EUV光刻机价格超过1亿欧元,是DUV光刻机价格的二倍有余,且使用EUV光刻机进行批量生产时会消耗1.5兆瓦的电力,其消耗远高于DUV。


目前,EUV光刻机最快也要到2019年才能正式运用到生产中。7nm制程目前已经要面临如此巨大的困难,而5nm制程要解决的也不只有晶体管架构,还有全新布线层材料等难点的存在。因此,台积电这次相对"激进"的研发到底又会给半导体行业以及"摩尔定律"带来多少冲击值得进一步的关注。

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除了行业以外,制程工艺对我们来说也有着很大的影响。芯片的制程工艺数字越小,比如7nm比10nm更小,芯片的功耗越低,制程工艺是指IC内电路与电路之间的距离,间距越小耗能越低。但更先进的制成工艺需要更久的研制时间和更高的研制技术更先进的制造工艺会使处理器的核心面积进一步减小,也就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的CPU产品,更先进的制造工艺还会减少处理器的功耗,从而减少其发热量,解决处理器性能提升的障碍。


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目前手机芯片的散热设计功耗一般都不超过5W,虽然制程工艺不直接决定手机芯片的性能,但得益于7nm更低的功耗,在相同TDP条件下7nm要比10nm的性能更强,也就是说在IC设计阶段可以增加更多的晶体管,实现更高的性能。


来源:电脑报


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已有(60)人评论

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刘克谦 发表于 2018-10-24 10:27:08
啥玩应呀
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采花贼 发表于 2018-10-27 20:15:00
路过 帮顶 嘿嘿
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笨丫头 发表于 2018-10-31 18:04:17
楼主呀,,,您太有才了。。。
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太白有雪 发表于 2018-11-1 12:56:26
报告!别开枪,我就是路过来看看的。。。
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瞌睡龙 发表于 2018-11-2 17:16:12
嘘,低调。
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雾风寒狼 发表于 2018-11-7 21:18:51
呵呵,低调,低调!
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白鸦 发表于 2018-11-9 09:24:01
看起来好像不错的样子
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采帅哥的小蘑菇 发表于 2018-11-10 12:42:48
无论是不是沙发都得回复下
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小哨兵 发表于 2018-11-13 10:19:05
确实不错,顶先
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