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展望下一代手機處理器製造工藝：令人著急的5nm EUV

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前不久，手機處理器代工廠商之一的三星宣布完成了5nm EUV工藝研發，能夠給晶片帶來20%的功耗降低。

作為老對手的台積電雖然還沒有正式公布，但也有各方消息表示即將完成研發，有望為2020年蘋果A14處理器的製造出力。

5nm和EUV這兩個新登場的製造工藝究竟有著什麼優勢，多家代工廠為何要急著完成新技術的研究？讓小雷（微信：leitech）來簡單梳理一番。

是什麼優勢讓晶片商趨之若鶩

首先我們知道，由處理器為代表的半導體晶片決定了手機等諸多設備的運行性能，想要提升晶片的能力就得從多方面改進，其中架構和製程占據了相對主要的地位。

前者帶來計算質量的改變，而後者則改變數量上的能力。




從電晶體組成的集成電路被發明開始，製造晶片的製程被一步步推進，製程的數字越小，電晶體之間的間隙也越短自然就有了更大的電晶體密度，晶片性能也得到提升。

從小米手機一代驍龍8260處理器的45nm，到驍龍800處理器時代的28nm，再到驍龍821的14nm，驍龍835的10nm，還有現在麒麟980、驍龍855和蘋果A12都在使用的7nm製程，手機的性能都在隨著晶片製造工藝的提升而躍進。




而在即將到來的5nm製程，晶片製造迎來了工藝上的節點：5nm有著過去都不算問題的特殊之處，極低的電晶體間隙使得漏電難以被控制，造成晶片性能存在可見的損失；而當前擁有的諸多製造技術又沒法有效解決漏電，將代工廠們攔在了5nm的門前。

多家研發機構經過提前數年的研究，找到了一個解決5nm尷尬的方式，EUV（極紫外光刻）。




這個技術從上個世紀80年代就開始研發，可惜因一直達不到所需的指標而被一直推遲，直到晶片製造遇到了切實難以跨過的門檻。

但EUV又幾乎是推進位程工藝的唯一辦法，傳統的光刻已經很難隨著製程進步繼續使用，其他的代替方法進展緩慢而且開支更加可怕。

想要讓5nm製程順利成為現實，採用EUV成了台積電、三星等大型代工廠的首要選擇。

台積電和三星為什麼這麼急

代工廠們的著急不是突然出現的，EUV本身就遭遇了時間跨度相當長的延期，同時5nm也因為往年採用的技術而被一併推遲。

現在我們看到的2020年開始推出量產晶片計劃，已經是延期數次後的時間表了。




當前的晶片製造行業多數採用代工廠模式，相比英特爾的研發與生產一體的模式，將兩個雞蛋分開放的做法明顯降低了進入晶片行業的風險。

台積電採用自己進行半導體晶片生產，為研發廠商提供服務的模式，讓客戶能更有效地把研發預算用在合適的地方，並且自身能夠從中獲取利益。

但晶片市場也如同其他的大大小小市場一樣存在著激烈競爭，如果沒能藉助比競品更先進的工藝製造晶片，那麼很可能從市場上敗下陣來。

於是作為代工生產的一方，會因為客戶生產的需求而產生壓力。




而台積電獲得的壓力，正是要讓新的工藝能夠儘快投產，使得作為客戶的研發廠商投入更多的訂單，來保證收益的穩定性。

早在10nm時代，就曾出現過工藝尚未正式投產，大半年的產能就已經被客戶吃下的狀況。

投入新的製程，對於台積電來說再自然不過，但由於EUV工藝的加入令這次的工藝升級出現了更加可觀的支出。

預先在研發中投入如此的支出數目，對於一家靠著代工來獲取利潤的企業來說，幾乎要到了虧損不可接受的地步。




說到底，都是錢的問題。

拖得越久造成的損失就越大，而代工廠想要用新工藝的生產來收回成本，相應的周期卻會因為延遲變得越來越長。

為了不讓這樣糟糕的境地發生，台積電不得不急。

對於同樣進行著晶片代工業務的三星，這也是同理。

而且三星也有自研晶片業務存在，早日投入新製造工藝，也能讓三星的自研處理器早一日在市場上獲得領先地位。

新一輪軍備競賽，將隨新工藝而來

如果三星能夠順利帶來基於7nm EUV打造的Exynos 9825處理器，並用於2019年下半年旗艦Galaxy Note 10之上，就能從一定程度上證明EUV工藝的研發進展，晶片製造的又一次危機被化解。




待到一年後，無論是高通、蘋果、三星還是華為，手機處理器都能隨著晶片製造水平提升而用上5nm EUV工藝。

新技術的加持下，各家廠商能帶來怎樣強勁的晶片以及手機產品呢？值得我們靜靜等待。

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