台積電揭曉5nm工藝製程:EUV極紫外是最大難關!
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說到工藝製程,目前台積電與三星已經開始量產7nm了,而更進一步則是5nm級別,台積電近日首次公開了5nm部分關鍵指標,但事情進展不是很樂觀。
明年,台積電的第二代7nm工藝製程將會在部分非關鍵層面上首次嘗試利用EVU極紫外線光刻系統,工藝節點從CLN7FF升級至CLN7FF+,而電晶體密度將增加20%,在同樣密度與頻率下可降低10%。
然而下一代的5nm(CLN5)製程,台積電將繼續使用荷蘭ASML Twinscan NXE:3400 EUV光刻系統,全面擴大EUV使用範圍,這相比第一代7nm電晶體密度,可增加80%(第二代為50%)。
不過在性能的提升上,並沒有這麼爽快。
僅僅只是提升15%的頻率,同等密度和頻率時功耗只能降低20%,這樣來說對比第二代7nm工藝,提升並不大。
經了解台積電提供了一個名為「極低閾值電壓」(ELTV)的可選項,說是能讓頻率再提升5%,達到25%的效果。
這如何做到的,還沒給出具體的解釋。
目前台積電EUV 7nm工藝的基礎IP已經完成了晶片驗證,但是嵌入式的FPGA、HBM2、GDDR5等關鍵模塊得等到今年底或明年初才能完成。
而5nm工藝技術會在今年的7月份完成0.5版本,大量的IP模塊如PCI-E 4.0、DDR4、USB3.1就得等到2019年了。
小結:
其實在設備方面,台積電已經為5nm工藝建設了一座新的晶圓廠Fab
8,並且還引入了多台新光刻機,但是現在的EUV光刻機完全不足以投入商用,由於日常功率只有145W,部分可以持續幾周做到250W,所以得等到今年更晚的時候才能達到300W,還待改進。
還有EUV光刻掩膜材料的問題,目前極紫外線通透率只有83%,明年才能做到90%。
從這來看,不僅5nm需要EUV極紫外線的強力幫助,就算得到了量產,其實提升也沒有像第二代7nm那樣。
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