終於!台積電啟動2nm工藝研發,三星慘敗
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9月18日,據外媒報導,台積電已經正式宣布啟動2nm工藝的研發,並將在位於台灣新竹的南方科技園建立2nm工廠。
按照台積電的說法,2nm工藝預計需要研發4年時間,最快要到2024年才能夠進入批量生產。
而在2024年之前,5nm和3nm工藝將會成為過渡產品,同時台積電還表示,他們正在為5nm工藝量產做準備,預計將於2020年開始批量投產,有消息稱蘋果將成為台積電5nm工藝的首批客戶。
對於3nm,台積電則表示將於2022年批量投產。
這樣一來,台積電便成為了世界上第一家宣布啟動2nm工藝研發的公司。
與此同時,另一廂三星,其基於EUV(極紫外光刻)技術的7nm
LPP工藝才剛剛批量生產,前一陣還爆出了工藝良率差導致客戶的5G晶片全部報廢,儘管三星及時出來闢謠了,不過好景不長。
隨後三星在8月發布的新旗艦Note10,其搭載使用了7nm工藝的Exynos 9825又被網友扒出能效比還不如自家上一代使用8nm工藝的Exynos 9820。
在台積電和三星的較量中,從7nm開始,台積電似乎就已經將最大的對手三星遠遠拋在身後了。
儘管台積電有著「摩爾定律的完美執行者」之稱,不過,4年後批量投產2nm工藝還是著實讓編者有些驚訝,畢竟摩爾定律的提出者英特爾,還在10nm工藝中苦苦掙扎,直到最近才有採用10nm工藝的產品上市。
其實早在製程工藝走到10nm時,有關半導體工藝已達物理極限的說法就開始在業內被廣泛提及。
其中僅量子隧穿效應和寄生電容問題就難以解決,前者是當電晶體尺寸縮小到原子級別後,電子可能會隨意穿過壁壘導致漏電,從而使得晶片功耗增加;後者則是在線路過密過細的情況下,出現寄生電容干擾的問題,導致功耗增加。
這種說法在7nm製程誕生時更是普遍,畢竟就連英特爾都在這上面栽了跟頭,英偉達CEO黃仁勛更是公開表示摩爾定律已失效。
那麼台積電真的有這樣的能力,能夠將摩爾定律「死守到底」嗎?事實上,單純從製程工藝的先進性來看,英特爾的10nm甚至還要比台積電7nm要強。
英特爾10nm製程電晶體密度達到了100.8MTr/mm2,而台積電7nm製程電晶體密度僅為96.5MTr/mm2。
顯然,台積電與英特爾用來命名製程工藝的標準並不相同。
在9月18日開幕的科技創新論壇會議上,台積電研發負責人、技術研究副總經理黃漢森表示摩爾定律還會繼續存在,隨著電晶體密度更好,成本效益也會更高,受益的不只是邏輯晶片,內存、快閃記憶體晶片也會從摩爾定律中受益。
有趣的是,接著黃漢森還提到:「現在描述工藝水平的XXnm說法已經不科學了,因為它與電晶體柵極已經不是絕對相關了,製程節點已經變成了一種營銷遊戲,與科技本身的特性沒什麼關係了。
」
由於現在的柵極寬度定義無法準確描述7nm、5nm這樣的半導體工藝核心,黃漢森建議採用新的指標來衡量半導體工藝的進展,未來工藝可以微縮到0.1nm級別,相當於氫原子大小,現在的製程定義不能再反應真正的科技水平了,氫原子級別的微縮才是創新,而且很多創新都是不可預見的。
雖然台積電在製程工藝命名上耍了一點「小心思」,不過從市場表現來看,各大廠商以及消費者普遍都對台積電代工的晶片表示滿意。
但要想延續摩爾定律,保持住自己的市場優勢,台積電除了死磕製程工藝外,還需要從新材料、封裝技術等方面入手。
比如石墨烯等新型複合半導體材料,美國勞倫斯伯克利國家實驗室此前就成功用納米碳管製成了1nm電晶體;封裝技術方面,目前台積電已經推出的CoWoS、bumping、InFO等後端3D封裝產品和前道3D封裝工藝SOIC和全新的多晶圓堆疊等多種封裝方式,也將會是未來晶片製造的新方向。
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