7nm產品終亮相 未來的晶片行業加劇強者恆強

不久前，AMD在北京發布了全球第一款7納米製程的CPU和GPU，引得廣泛關注。

7nm被譽為半導體工藝的一個里程碑節點，隨著摩爾定律走向物理極限，這個節點既暗藏著巨大的商機，同時也將給半導體廠商帶來前所未有的層層挑戰。

研發困難重重，7nm產品終亮相

摩爾定律可以說是整個電子信息行業最重要的定律之一，它其實是對集成電路工藝發展的經驗總結：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至24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

每兩年左右微處理器的電晶體數量加倍，意味著晶片的處理能力也加倍。

這種指數級的增長，促使上世紀70年代的大型家庭計算機轉化成80年代、90年代更先進的機器，然後又孕育出了高速度的網際網路、智慧型手機、現在的車聯網、智能家電等產品。

這個看起來「自然而然」的過程，實際很大程度上，也是人類有意控制的結果。

晶片製造商有意按照摩爾定律預測的軌跡發展，軟體開發商新的軟體產品日益挑戰現有設備的晶片處理能力，消費者需要更換配置更高的設備，設備製造商匆忙生產可以滿足處理要求的下一代晶片。

本月，在AMD舉行的「千人用戶大會」大中華區合作夥伴峰會上，AMD正式發布了全球首款7nm製程的CPU和GPU，7nm產品終於「如7而至」。

目前這款處理器已經向客戶提供了樣片，很快就會量產出貨，因此AMD EPYC（霄龍）將成為世界上首個上市的7nm X86架構處理器。

而全球首款7nm製程的GPU則是來自AMD Radeon Instinct家族，首推了MI60和MI50兩款加速器產品。

大會上，AMD展示了一個基於這款晶片開發的自動駕駛樣例，根據以往學習的經驗，自動駕駛汽車可以迅速地識別出哪些是車輛、哪些是行人、路況如何，並根據這些信息發出相應的指令給汽車。

未來，汽車、手機等高端電子產品，將會是7nm產品主要的市場應用方向。

馬太效應加劇，強者恆強

馬太效應，指強者愈強、弱者愈弱的現象，反映了兩極分化的社會現象。

「馬太效應」同樣適用於7nm的晶片行業，在這個贏者通吃的行業中，類似於台積電的大廠們，憑藉著率先實現的7nm工藝獲得了大量的訂單。

目前，AMD已經宣布未來的Zen 2和Navi顯卡將會讓台積電進行代工，海量的訂單滿足了台積電7nm的市場需求，分攤了巨額研發費用，同時還能賺取大量的利潤，以便進行下一步的製程工藝，這種良性循環讓台積電的財報節節攀升。

而其他的晶片代工企業恐怕就過得不那麼舒服了。

沒有率先占據7nm的高點，隨後失去客戶的訂單，同時也沒有足夠的預算進行研發投入，這樣周而復始，自然也就產生退出晶片行業競爭圈的潛在危險。

而整個晶片行業也伴隨著門檻的提升處於寡頭化的情形，除非有黑科技大幅降低先進位程的製造成本，但是，在未來的晶片代工領域，具備充足市場資源的最終還是那幾個科技巨頭。

除了AMD和台積電之外，不得不提的是三星。

在聖何塞（San Jose，CA）舉辦的「三星2018科技日」上，三星也帶來了新產品、新技術。

三星發布7nm EUV工藝SmartSSD QLC SSD，其代工廠的7nm的EUV進程節點在功耗、性能和尺寸方面都有顯著改進。

另據韓國媒體ETnews報導，三星下一代Exynos旗艦處理器將採用7納米FinFET製程技術，加入人工智慧運算的雙核NPU單元，大大增強人工智慧運算的負載能力和處理速度，也是第二代整合NPU的三星處理器。

2018年初，三星推出Exynos 7系列Exynos 9610處理器就已經整合了三星自行研發的第一代NPU。

下一站，5nm

從眼下7nm製程的種種困難可以看出，在5nm及以後的節點上，電晶體的結構很有可能仍然需要進行改進，目前比較受關注的是一種類似羅漢塔式的Nanosheet電晶體。

但是正如7nm一樣，5nm製程要解決的也不只有電晶體架構，還有全新布線層材料等難點的存在。

根據幾家半導體廠商發布的路線圖，5nm製程被暫定在2020年開始研製，至少Nanosheet是以此為目標的。

如同過去一樣，摩爾定律的命運不僅取決於晶片工藝的尺寸，也取決於物理學家和工程師。

這些將決定生產出的電晶體和電路可以改善到何種程度。

三星、台積電和GF的技術進步，讓我們看到了7nm製程時代的發展方向。

即便需要克服大量物理與工程難題，集成電路產業也在一步一步向前走。

不過當未來半導體工藝進一步發展到5nm甚至3nm後，電路中較窄之處甚至只有十幾個原子的厚度，那時矽半導體工藝可能真的要面臨極限，現如今各方競相角逐7nm製程的情景也許是矽半導體的最後一站，新型半導體材料將呼之欲出，產業拭目以待。

在這樣的情況下，期望能夠看到半導體企業攜手奮進，在未來的半導體產業發展道路上持續發力，繼續遵循著摩爾定律的腳步，將人類的計算能力和製造能力推向新的高峰。

文章來源：中國電子報

圖片來源：攝圖網