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10nm独木桥,先进制程的一道坎儿

2020-12-29 15:08
Ai芯天下
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前言:

10nm成为了对最先进制程工艺有强烈渴望厂商必经,但又难以长时间停留的窄桥。因此它成为了先进制程的一道坎儿。

作者 | 方文

AI芯天下丨分析丨10nm独木桥,先进制程的一道坎儿

10nm工艺企业屈指可数

在芯片制造先进工艺的竞赛过程中,有些企业走着走着就掉队了。

早在2018年,晶圆代工的主力格芯、联电先后宣布放弃先进工艺研发,专注于14nm等成熟工艺,背后的原因主要是保持先进的制程以及高良率需要高研发投入和设备投入,动不动就百亿美元的投入并非常人所能承受。

当下,具备10nm量产,或是有志于掌握这种能力的晶圆厂只剩下台积电、三星、英特尔和中芯国际这四家。

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在全球前五大芯片代工巨头中,唯独三星、台积电、中芯国际依旧还在不断的坚持先进芯片制程工艺研发。

而联电、格芯都明确表示,不再研究10nm及其以下制程工艺芯片产品,这意味着美国在芯片制造领域,真的要开始落后了,因为台积电、三星、中芯国际都不是美国企业。

如今台积电也率先实现了5nm芯片量产,同时三星也随即表示稍后就能量产5nm芯片,但对于英特尔而言,依旧停留在10nm芯片制程。

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三星与台积电同步开启又放下

三星方面,几乎与台积电同步量产10nm制程。在10nm这个节点,三星和台积电的进度相差不大,但总体水平,台积电仍然略胜一筹。

不过,即使是像台积电和三星这样的龙头企业,在10nm这座桥上停留的时间都比较有限。

台积电在2017年,10nm营收在该公司所有制程中的占比为10%,2018年Q2,占比上升到了13%,Q3占比为6%,2018全年营收占比为11%。2019年,这一比例下降到了3%。

2018年,台积电7nm和10nm制程的营收占比不分伯仲;而到了2019年,随着7nm的成熟和放量,一举超越10nm,成为了营收第一主力。

从今年的情况来看,台积电5nm和7nm的占比将会进一步提升。在这样的趋势下,该公司在今年第二季度的营收中,没有了10nm的踪影。

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可见,台积电将重点放在了7nm和5nm上,10nm似乎是一个过渡性的制程节点,所占比重在不断降低。

三星方面,为了赶上台积电7nm制程量产的步伐,三星在10nm上花费的精力和时间也比较有限,2019年,三星的7nm制程收到了高通骁龙765的订单。

未来,三星将规划的重点放在了未来的5nm和3nm上,10nm很可能也是匆匆走过。

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英特尔重新将重点放在10nm产能上

受新冠疫情全球大流行的影响,在家办公、在线会议以及居家娱乐需求的增长,推动了PC及服务器市场的对于英特尔CPU需求的增长。

为了应对目前市场供不应求的局面,英特尔旗下3座晶圆厂正在扩大生产10nm制程芯片,以满足市场需求。

为了应付庞大的客户需求,英特尔过去几年将14nm和10nm等制程的产能增加一倍。不过,目前英特尔现在正将重点放在10nm制程产能扩大。

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现阶段,英特尔旗下包括美国俄勒冈州、亚利桑那州,以及以色列等地的3 座晶圆厂都在加速速生产10 奈米制程的芯片。

2020年期间,英特尔终于推出延宕已久的10 nm制程,生产包括第11 代英特尔Core-i 处理器,以及无线基地台的Atom P5900 芯片。

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此外,英特尔还在10nm制程发展出SuperFin 技术,英特尔直指可达成英特尔史上最大单节点内芯片性能的增强功能,并提供与全节点提升相当的性能提升。

14nm即将让位于10nm已经是不争的事实,英特尔产能重心已经逐渐向10nm倾斜,接下来的工艺升级肯定是朝着7nm和5nm前进了。

2021年10nm工艺产能将超过14nm,英特尔还在不断提升10nm产能。不过由于Ice Lake用的10nm工艺寿命周期只有14nm的四分之一左右。

英特尔已经将重点转向了10nm SF工艺,也就是现在的二代10nm工艺,SuperFin晶体管对工艺性能提升很大。

至于未来的7nm及5nm工艺,英特尔明年初会公布7nm进度,目前还在俄勒冈州、爱尔兰的晶圆厂准备厂房空间,以便为7/5nm工艺的量产做准备。

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中芯国际10研发受阻不得不暂缓

近日,美国宣布多达66个中国实体被拉黑,全面禁止接触美国技术和设备,其中最为关注的是列表中的“中芯国际”。

对用于10nm及以下技术节点(包括EUV极紫外光刻技术)的产品或技术,美国商务部会采取“推定拒绝”(Presumption of Denial)的政策进行审核;中芯国际为部分特殊客户提供代工服务也可能受到一定限制。

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受此影响,美出口商必须向美国政府申请许可证才能继续向中芯国际供货。针对10nm及以下节点半导体产品所需物品的出口,美政府原则上将不批准出口许可。

中芯国际在10nm及以下先进工艺的研发、产能建设,会有重大不利影响。

在一份被媒体大量报道的辞呈中,梁孟松透露,目前中芯国际28nm、14nm、12nm及n+1等技术均已进入规模量产,7nm技术的开发也已完成,明年4月就可以马上进入风险量产。

5nm和3nm的最关键、也是最艰巨的8大项技术也已经有序展开, 只待EUV光刻机的到来,就可以进入全面开发阶段。


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结尾:工艺制程仅是性能的一部分

仅仅依靠一个芯片制程工艺来决定一款芯片的先进性能与否,确实也是太过于片面了。

除了鳍片间距、栅极间距、最小金属间距、逻辑单元高度、芯片频率等等硬件参数以外,在芯片封装技术、芯片架构设计等方面,也极大影响着芯片性能,但对于很多普通消费者而言,由于无法考究芯片本身的技术。


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英特尔 10nm芯片其实和台积电、三星7nm芯片工艺水准是一致的,只是双方的叫法并不一样,英特尔完全可以说自己的10nm芯片是7nm芯片产品。

而这三大厂商之中,如果仅从工艺制程来看,明显台积电最强,三星次之,英特尔排第三,毕竟台积电已经实现了5nm,而三星稍后也会有5nm,英特尔才10nm。

不过有很多业内人士表示,其实英特尔是太耿直了,它的10nm其实与台积电、三星的7nm工艺是一致的,只是叫法不一样而已,英特尔也完全可以说自己的10nm是7nm。

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