晶片製造又一次戰勝極限,台積電7nm EUV來了
文章推薦指數: 80 %
7nm EUV工藝的風聲傳出已久,現在它終於能大規模地影響到普通消費者。
台積電在近日宣布,這家承擔了相當多晶片製造工作的半導體工廠,成了業界首個可將N7+工藝商用的代工廠。
首批採用台積電N7+工藝製造的晶片,也將從近日開始向客戶交付。
台積電7nm EUV正式商用
N7+工藝便是採用EUV(極紫外光刻)的7nm製造工藝,根據台積電的說法,7nm EUV相比此前的7nm(N7)工藝,把電晶體密度提升了15%~20%,同時也順利降低了晶片功耗。
台積電錶示,7nm EUV也是有史以來量產最快的晶片製造工藝,在今年第二季度開始量產的時候,產能就已經達到量產了一年多的7nm工藝的水平。
相比至今沒有傳出代工晶片量產消息的三星7nm EUV,台積電這次走在了前面。
台積電還小小地展望了計劃於2020年第一季度開始試產、年底前量產的6nm工藝,同樣使用了EUV的台積電6nm工藝在設計上完全兼容當前的7nm EUV,有望讓7nm EUV晶片的改進產品更快速地推向市場。
突破製造極限,EUV不僅僅是後綴那麼簡單
正如此前展望5nm工藝時所說的那樣,集成電路的密度隨著製程工藝的改進而提升。
無論是哪家廠商設計應用於哪種設備,晶片工藝改進都在讓設備進步,其中關鍵的指標便是電晶體之間的間隙。
從安卓手機進入大眾視野時的60nm,到4G手機開始普及時的28nm,再到現在高端手機上普及的7nm,智慧型手機提供的表現越發強大,我們一直在見證著晶片工藝提升帶來的性能和續航革命。
5G和AI應用是當前的熱門話題,為了讓這些新技術更好地在手機上服務用戶,更應該讓重要的硬體晶片,藉助工藝提升得到新能力。
晶片設計廠商,以及台積電、三星這樣的製造工廠也是這樣想的,然而他們發現了一個事實:工藝提升已經遭遇瓶頸。
半導體矽是最常見的晶片製造原料,工廠將冶煉切割後的矽晶圓放置於光刻機中,然後用光透過印有電路設計圖的掩膜進行蝕刻,最後打磨切割封裝就得到了晶片。
晶片製造多年來慣用控制光波長來提升製程,這個方法到了nm級別卻開始失靈。
以5nm為例,傳統DUV(深紫外光刻)技術下蝕刻出的極低電晶體間隙導致了難以控制的漏電問題,使得晶片性能損失比起進步來說得不償失。
經過多種嘗試,依舊沒法有效解決遭遇的工程難題,工藝提升的步伐似乎要就此停下來。
這個時候廠商們找到了從80年代起就提上議程的EUV(極紫外光刻),相比現在廣泛使用的DUV,波長僅為13.5nm的EUV更能幫助工藝提升。
台積電、三星、英特爾等多家晶片製造廠共同投資數十億美元後,ASML公司帶來了首個能投入商用的EUV光刻機。
ASML的光刻機可以說是高科技中的高精尖了,每台價格至少上億美元,是DUV光刻機的近十倍,而且需要多架次波音737 Max才能完成運輸。
光是開動這台機器進行生產,每小時就需要150度的電。
EUV的改進不只是光線種類和波長,還引入了浸液式光刻、真空蝕刻、多重成像等過去還在實驗室中的技術,綜合起來之後才將工藝提升變成了現實。
得益於EUV,我們見到了更強大的7nm工藝,5nm和3nm等過去約等於不可能的工藝也將在未來兩三年到來。
三星是首個宣布在量產晶片中使用7nm EUV工藝的廠商,今年8月發布的Galaxy Note 10手機就搭載了採用這一工藝的Exynos 9825處理器。
由於手機版本限制,包括中國在內的大部分地區,都無法見到Exynos 9825背後7nm EUV的真正實力。
根據此前的消息,高通明年的中端定位5G晶片7250將採用三星7nm EUV工藝生產,不過它可能並不是首個接觸全球用戶的7nm EUV晶片。
採用台積電7nm EUV工藝代工的麒麟990 5G,很快就會隨手機正式登場。
5G時代的耗電和發熱,或因EUV緩解
華為海思在麒麟990上採用了兩種製造工藝,不含5G基帶的麒麟990採用原版7nm工藝製造,集成了5G基帶的麒麟990 5G搶先用上了7nm EUV工藝。
麒麟990 5G的電晶體數量達到了103億顆,相比上一代麒麟980的69億顆提升巨大。
拿到了首批5G產品的媒體和消費者都發現,5G網絡對手機的功耗以及發熱能力有更高的要求,這也是2019年智慧型手機紛紛用上4000毫安時以上電池並配備更大面積熱管散熱的原因。
EUV帶來的工藝改進,有望成為提升5G時代手機體驗的重要法寶:華為官方的數據顯示麒麟990 5G的功耗降低了20%、面積也縮小了36%,卻得到了20%的性能提升。
在5G NR網絡下,上下行速率分別可達2.3Gbps和1.25Gbps。
頭頂首款台積電商用7nm EUV晶片光環的麒麟990 5G,會隨著華為Mate 30 5G和Mate 30 Pro 5G在11月上市,這一新工藝能有多少能耐很快就能揭曉。
很可能在2020年iPhone上啟用的蘋果A14晶片,也會受益於EUV,不過苹果的策略更為激進,A14將採用5nm EUV工藝進行製造。
蘋果向來是大核心處理器的擁躉,A14或許能藉助5nm EUV得到更大幅度的性能提升,並更有效地消除多層主板的散熱問題。
如果想要在計算機上見到7nm EUV實現的效能改進,那麼可以期待一下AMD計劃在2020年發布的Zen 3架構處理器,這批產品也會採用新工藝製造。
在Zen以及Zen 2上,AMD通過架構和製造工藝的雙重改進,實現了處理器性能表現的大幅提升。
作為台積電近年來的重要客戶之一,AMD一直在積極跟進最新工藝。
比起處理器領域頭號玩家英特爾今年來暫停鐘擺戰略,一直在改進14nm工藝遲遲沒能正式進入10nm的尷尬,AMD正在逐步實現彎道超車,讓消費者有了同性能下更便宜的選擇。
至於台積電多年來的合作夥伴高通,有消息稱驍龍865改投三星代工生產,這款2020年安卓陣營的主力旗艦晶片,會成為三星7nm EUV工藝實力的證明。
也有消息表示,下一代驍龍875又會回歸台積電生產,採用蘋果A14同款5nm EUV工藝。
總結
EUV工藝的誕生並正式商用,意味著人類科技又一次完成了應用層面的突破。
就像是電晶體到集成電路、液晶面板變為現實、鋰電池開始驅動設備一樣,最前沿的產品製造再度跨過了「不可能」的製造難題,並開始影響實際生活。
如果你要問7nm EUV以及未來的5nm EUV等工藝有什麼實際作用,我只能像描述過去的工藝進步那樣,告訴你性能、效能都得到了進步。
正是這樣解決了一個又一個問題的進步,才造就了人們生活的變化,沒有從晶片到整機製造的一步步進化,我們將很難想像當今的科技生活。
蘋果A13晶片依舊台積電代工 首次採用極紫外光刻技術
2月11日,據phonearena和多家媒體報導,蘋果的下一代晶片A13將繼續由台積電獨家代工,並首次使用極紫外光刻技術,傳聞三星也將在自家的處理器上使用該技術,不過這得等到三星的下一代處理器才...
台積電透露重磅消息,5nm線程工藝即將到來?I 二哥說
有了解半導體技術的發展小夥伴都知道「摩爾定律」這四個字——當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18~24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。其直觀結果是:製程演進一直在以大約0....
華為麒麟990曝光,高通很無奈,國產晶片崛起
根據業內消息,華為正攜手台積電進行麒麟990的測試工作,990晶片將於明年第一季度亮相,在這期間需要對其進行反覆測試,每次測試花費差不多2億元人民幣!
蘋果和華為首發!台積電5nm工藝2020年量產
了解更多熱門資訊、玩機技巧、數碼評測、科普深扒,點擊右上角關注我們----------------------------------目前是市面上採用7nm工藝製程的手機晶片有:華為麒麟980和...
Mate 30首發!華為麒麟985曝光:7nm製程+EUV工藝
前不久有消息稱,華為在保持全球智慧型手機市場領導地位的同時,還將在今年加大手機晶片的開發,這其中最首要的就是旗艦晶片的研發。而據行業內消息稱,華為將在今年下半年推出同樣採用7nm工藝製程的麒麟9...
不容小覷!你所知的麒麟970處理器,到底有多強!
德國柏林IFA2017大展上,華為正式發布新一代旗艦級移動晶片-麒麟970處理器,也是全球首顆內置神經元網絡單元(NPU)的人工只能處理器。PS:IFA是柏林國際電子消費品展覽會的縮寫,是世界上...
蘋果在2020年推出的iPhone可能首發5nm晶片
6月13日消息,用於製造晶片的工藝越小,晶片內部就能容納越多的電晶體,這意味著性能更強、功耗更低。初代iPhone使用的SoC是45nm工藝製造的,而現在包括驍龍855在內的旗艦SoC是使用7n...
手機7nm晶片來了!還有什麼理由買三星Note 9?
一直以來,三星Note系列都是在三星S系列之後發布,少則半年多則八九個月,但是配置一般都沒有變化,這次的三星Note 9也沒有意外,價格方面是6999元起步,三星Note 8發布時,其售價還只有...
5nm太難!台積電5nm帶來的頻率提升僅15%
現在,台積電以及三星已經開始量產7nm,但Intel的10nm仍然在跳票當中。三星和台積電當然不會等Intel,5nm也應該要提上日程了,日前台積電公開了部分5nm工藝製程的相關規格,但看上去並...
製程之下的巨頭博弈,7nm晶片能否成為勝出者?
憑藉著全面發展的戰略和強大的科研能力,華為已經穩坐國產手機廠商老大的位置,在手機晶片方面華為更是接連發力,余承東近期表示華為麒麟980將在IFA發布,將全球首發7nm製程工藝。按照預期,麒麟98...
華為麒麟990晶片曝光 將於2019年第一季度亮相
據消息稱,中國科技巨頭華為已經在聯合台積電進行麒麟990處理器的相關測試工作。並且按照目前的研發進度,麒麟990將於2019 年第一季度面市。據了解,這款由華為自主設計的麒麟990晶片,採用的是...
華為5G處理器太厲害!高通、蘋果都要甘拜下風了?
5G技術具有非常可觀的前景,它的高傳輸速率、高帶寬、低延時等特性也是手機品牌廠商非常關注的重點。下面,盤點那些全球領先的5G處理器:1、蘋果A12和A13處理器雖然蘋果的iPhone X銷量不及...
華為麒麟985處理器將於第三季度量產 標配5G基帶!
【手機中國新聞】據台媒報導,有供應鏈人士透露,華為將於2019年第三季度開始大規模生產麒麟985晶片。所以可能今年真的沒有麒麟990。麒麟985將採用台積電7nm EUV工藝,封裝採用Flip-...