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贝博ballbet体育|路星辞含着段嘉衍的性器补车|半导体主流先进制程工艺梳理总

发布日期:2024-02-26 23:08 浏览次数:

  贝博ballbet体育贝博★✿ღ。贝博体育★✿ღ,半导体设备★✿ღ,晶圆制程★✿ღ。而从制程工艺的发展情况来看★✿ღ,一般是以28nm为分水岭★✿ღ,来区分先进制程和传统制程★✿ღ。下面贝博ballbet体育★✿ღ,就来梳理一下业界主流先进制程工艺的发展情况★✿ღ。

  由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义★✿ღ,所以20nm以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志★✿ღ,而28nm作为最具性价比的制程工艺贝博ballbet体育★✿ღ,具有很长的生命周期★✿ღ。

  在设计成本不断上升的情况下★✿ღ,只有少数客户能负担得起转向高级节点的费用★✿ღ。据Gartner统计★✿ღ,16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元★✿ღ,而28nm体硅制程器件约为3000万美元★✿ღ,设计7nm芯片则需要2.71亿美元★✿ღ。IBS的数据显示★✿ღ:28nm体硅器件的设计成本大致在5130万美元左右★✿ღ,而7nm芯片需要2.98亿美元★✿ღ。对于多数客户而言★✿ღ,转向16nm/14nm的FinFET制程太昂贵了★✿ღ。

  就单位芯片成本而言★✿ღ,28nm优势明显★✿ღ,将保持较长生命周期★✿ღ。一方面★✿ღ,相较于40nm及更早期制程★✿ღ,28nm工艺在频率调节★✿ღ、功耗控制★✿ღ、散热管理和尺寸压缩方面具有明显优势★✿ღ。另一方面★✿ღ,由于16nm/14nm及更先进制程采用FinFET技术★✿ღ,维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大★✿ღ,每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程的★✿ღ。

  28nm处于32nm和22nm之间★✿ღ,业界在更早的45nm阶段引入了high-k值绝缘层/金属栅极(HKMG)工艺★✿ღ,在32nm处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺★✿ღ,这些为28nm的逐步成熟打下了基础★✿ღ。而在之后的先进工艺方面★✿ღ,从22nm开始采用FinFET(鳍式场效应晶体管)等★✿ღ。可见★✿ღ,28nm正好处于制程过渡的关键点上★✿ღ,这也是其性价比高的一个重要原因★✿ღ。

  目前★✿ღ,行业内的28nm制程主要在台积电★✿ღ,GF(格芯)★✿ღ,联电★✿ღ,三星和中芯国际这5家之间竞争★✿ღ,另外贝博ballbet体育★✿ღ,2018年底宣布量产联发科28nm芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列★✿ღ。

  虽然高端市场会被 7nm★✿ღ、10nm以及14nm/16nm工艺占据贝博ballbet体育★✿ღ,但40nm★✿ღ、28nm等并不会退出★✿ღ。如28nm~16nm工艺现在仍然是台积电营收的重要组成部分★✿ღ,特别是在中国大陆建设的代工厂★✿ღ,就是以16nm为主★✿ღ。中芯国际则在持续提高28nm良率★✿ღ。

  14nm制程主要用于中高端AP/SoC★✿ღ、GPU★✿ღ、矿机ASICFPGA★✿ღ、汽车半导体等制造★✿ღ。对于各厂商而言★✿ღ,该制程也是收入的主要来源★✿ღ,特别是英特尔★✿ღ,14nm是其目前的主要制程工艺★✿ღ,以该公司的体量而言★✿ღ,其带来的收入可想而知★✿ღ。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说★✿ღ,特别是中芯国际和华虹★✿ღ,正在开发14nm制程技术★✿ღ,距离量产时间也不远了★✿ღ。

  目前来看★✿ღ,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家★✿ღ,分别是★✿ღ:英特尔★✿ღ、台积电★✿ღ、三星★✿ღ、格芯★✿ღ、联电★✿ღ、中芯国际和华虹★✿ღ。

  同为14nm制程★✿ღ,由于英特尔严格追求摩尔定律★✿ღ,因此其制程的水平和严谨度是最高的★✿ღ,就目前已发布的技术来看★✿ღ,英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级★✿ღ。

  然而★✿ღ,英特尔公司自己的14nm产能已经满载★✿ღ,因此★✿ღ,该公司投入15亿美元★✿ღ,用于扩大14nm产能★✿ღ,预计可在今年第3季度增加产出★✿ღ。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产★✿ღ,海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24★✿ღ,目前还在升级14nm工艺★✿ღ。

  三星方面★✿ღ,该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程★✿ღ,先后为苹果和高通代工过高端★✿ღ。目前来看★✿ღ,其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电★✿ღ。

  台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程★✿ღ。与三星和英特尔相比★✿ღ,尽管它们的节点命名有所不同★✿ღ,三星和英特尔是14nm★✿ღ,台积电是16nm★✿ღ,但在实际制程工艺水平上处于同一世代★✿ღ。

  格芯制定了两条工艺路线图★✿ღ:一是FinFET★✿ღ,这方面★✿ღ,该公司有14LPP和新的12LPP(14LPP到7LP的过渡版本)★✿ღ;二是FD-SOI★✿ღ,格芯目前在产的是22FDX★✿ღ,当客户需要时★✿ღ,还会发布12FDX★✿ღ。

  联电方面★✿ღ,其14nm制程占比只有3%左右★✿ღ,并不是其主力产线★✿ღ。这与该公司的发展策略直接相关★✿ღ,联电重点发展特殊工艺★✿ღ,无论是8吋厂★✿ღ,还是12吋厂★✿ღ,该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上★✿ღ。

  中芯国际方面★✿ღ,其14nm FinFET已进入客户试验阶段★✿ღ,2019年第二季在上海工厂投入新设备★✿ღ,规划下半年进入量产阶段★✿ღ,未来★✿ღ,其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商★✿ღ。据悉★✿ღ,2019年★✿ღ,中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元★✿ღ。

  华力微电子方面★✿ღ,在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上★✿ღ,该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示★✿ღ,华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺★✿ღ,2020年底将量产14nm FinFET工艺路星辞含着段嘉衍的性器补车★✿ღ。

  从目前的晶圆代工市场来看★✿ღ,具备12nm制程技术能力的厂商很少★✿ღ,主要有台积电★✿ღ、格芯★✿ღ、三星和联电★✿ღ。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发贝博ballbet体育★✿ღ。因此★✿ღ,目前来看★✿ღ,全球晶圆代工市场★✿ღ,12nm的主要玩家就是台积电路星辞含着段嘉衍的性器补车★✿ღ、格芯和三星这三家★✿ღ。

  台积电的16nm制程经历了16nm FinFET★✿ღ、16FF+和16FFC三代★✿ღ,之后进入了第四代16nm制程技术★✿ღ,此时★✿ღ,台积电改变策略路星辞含着段嘉衍的性器补车★✿ღ,推出了改版制程★✿ღ,也就是12nm技术★✿ღ,用以吸引更多客户订单★✿ღ,从而提升12吋晶圆厂的产能利用率★✿ღ。因此★✿ღ,台积电的12nm制程就是其第四代16nm技术★✿ღ。

  格芯于2018年宣布退出10nm及更先进制程的研发★✿ღ,这样★✿ღ,该公司的最先进制程就是12nm了★✿ღ。该公司是分两条腿走路的★✿ღ,即FinFET和FD-SOI★✿ღ,这也充分体现在了12nm制程上★✿ღ,在FinFET方面★✿ღ,该公司有12LP技术★✿ღ,而在FD-SOI方面★✿ღ,有12FDX★✿ღ。12LP主要针对人工智能★✿ღ、虚拟现实★✿ღ、智能手机网络基础设施等应用★✿ღ,利用了格芯在纽约萨拉托加县Fab 8的专业技术★✿ღ,该工厂自2016年初以来★✿ღ,一直在大规模量产格芯的14nm FinFET产品★✿ღ。

  由于许多连接设备既需要高度集成★✿ღ,又要求具有更灵活的性能和功耗★✿ღ,而这是FinFET难以实现的★✿ღ,12FDX则提供了一种替代路径★✿ღ,可以实现比FinFET产品功耗更低★✿ღ、成本更低★✿ღ、射频集成更优★✿ღ。

  三星方面★✿ღ,其晶圆代工路线nm LPP★✿ღ。不过★✿ღ,三星的11 LPP和格芯的12nm LP其实是“师出同门”★✿ღ,都是对三星14nm改良的产物★✿ღ,晶体管密度变化不大★✿ღ,效能则有所增加路星辞含着段嘉衍的性器补车★✿ღ。因此★✿ღ,格芯的12nm LP与三星的12nm制程有非常多的共同之处★✿ღ,这可能也是AMD找三星代工12nm产品的原因之一★✿ღ。

  中芯国际方面★✿ღ,不仅14nm FinFET制程已进入客户风险量产阶段★✿ღ,而且在2019年第一季度★✿ღ,其12nm制程工艺开发进入客户导入阶段★✿ღ,第二代FinFET N+1研发取得突破★✿ღ,进度超过预期★✿ღ,同时★✿ღ,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成★✿ღ,进入产能布建阶段★✿ღ。这意味着用不了多久★✿ღ,一个新的12nm制程玩家将杀入战团★✿ღ。

  总的来说★✿ღ,台积电还是领先的★✿ღ,其典型产品就是2017年为苹果代工的A11处理器★✿ღ。而三星也紧跟步伐★✿ღ,在10nm这个点★✿ღ,双方的进度相差不大★✿ღ,但总体水平★✿ღ,台积电仍然略胜一筹★✿ღ。

  今年★✿ღ,英特尔的老对手AMD打起了翻身仗★✿ღ,凭借台积电代工的7nm锐龙3000系列处理器贝博ballbet体育★✿ღ,让AMD在CPU处理器的制程工艺上首次超越了英特尔★✿ღ。

  而目前★✿ღ,英特尔的主流制程是14nm★✿ღ,不过★✿ღ,前不久传来消息★✿ღ,经过多年的攻关★✿ღ,该公司终于解决了10nm工艺的技术难题★✿ღ,已经开始量产★✿ღ。

  不过★✿ღ,英特尔对制程节点的严谨追求是很值得称道的★✿ღ,从具体的性能指标★✿ღ,特别是PPA和晶体管密度来看★✿ღ,英特尔的10nm比台积电的10nm有优势★✿ღ。

  在7nm★✿ღ,目前只有台积电和三星两家了★✿ღ,而且三星的量产时间相对于台积电明显滞后★✿ღ,这让三星不得不越过7nm★✿ღ,直接上7nm EUV★✿ღ,这使得像苹果★✿ღ、华为★✿ღ、AMD★✿ღ、英伟达这样的7nm制程大客户订单★✿ღ,几乎都被台积电抢走了★✿ღ。在这种先发优势下★✿ღ,台积电的7nm产能已经有些应接不暇★✿ღ。而在7nm EUV量产方面★✿ღ,台积电也领先了一步★✿ღ,代工的华为麒麟990已经商用★✿ღ,三星7nm EUV代工的高通新一代处理器也在生产当中★✿ღ,估计很快就会面市了★✿ღ。

  英特尔方面★✿ღ,在10nm之后★✿ღ,该公司称会在2021年推出7nm工艺★✿ღ,据悉★✿ღ,其7nm工艺已经走上正轨★✿ღ,功耗及性能看起来都非常好★✿ღ,根据之前的消息★✿ღ,7nm工艺会在2021年的数据中心GPU上首发★✿ღ。

  台积电在2018年1月就开始兴建5nm晶圆厂了★✿ღ;除了钱★✿ღ、晶圆厂★✿ღ、光刻机之外★✿ღ,5nm的刻蚀机★✿ღ、EDA工具★✿ღ、客户等也已经陆续就位★✿ღ:

  芯片的制造过程可以简化成用光刻机“雕刻”图案★✿ღ,用刻蚀机吹走/洗走多余的材料★✿ღ。相对于光刻机★✿ღ,刻蚀机的研发难度要小一些★✿ღ,但刻蚀机也是除光刻机以外最关键的设备★✿ღ。目前一台刻蚀机单价在200万美元左右★✿ღ,一个晶圆厂需要40-50台刻蚀机★✿ღ。

  国外刻蚀机设备厂商主要有应用材料(Applied Materials)★✿ღ、科林研发(LAM) ★✿ღ、东京威力科创(TEL)★✿ღ、日立先端(Hitach)★✿ღ、牛津仪器等★✿ღ;国内玩家则有中微半导体★✿ღ、北方微电子★✿ღ、金盛微纳科技★✿ღ,我们跟国外的差距没有光刻机那么大★✿ღ。

  2018年12月路星辞含着段嘉衍的性器补车★✿ღ,中微半导体的5nm等离子体刻蚀机也宣布通过台积电验证★✿ღ,将用于全球首条5nm制程生产线nm时代★✿ღ,中微半导体的刻蚀机也进入了台积电的7nm产线nm

  工具已就位★✿ღ;目前★✿ღ,全球几大EDA巨头都已经陆续推出了5nm芯片设计工具★✿ღ,比如在2018年10月贝博ballbet体育★✿ღ,新思

  宣布其数字和定制设计平台通过了台积电的5nm EUV工艺技术认证★✿ღ。而另一EDA巨头华登国际创始人兼

  CEO陈立武曾经告诉智东西★✿ღ,目前Cadence已经和很多合作伙伴开始了7nm★✿ღ、5nm★✿ღ、甚至3nm芯片工艺制程的研究★✿ღ。比如今年年初★✿ღ,比利时公司Imec与Cadence就成功流片了首款3nm测试芯片★✿ღ。陈立武说★✿ღ,现在5nm市场是最活跃的★✿ღ,有很多非常积极的公司正在安排5nm相关EDA软件与设计★✿ღ、IP的协同★✿ღ。

  芯片与数据中心在再次之★✿ღ,所以最先用上先进的工艺的往往是专用芯片而非通用芯片★✿ღ,比如台积电7nm的头批客户只包含了比特币与手机芯片玩家★✿ღ。而根据华为

  平台与关键技术开发部部长夏禹此前给出的芯片工艺路线nm芯片研发进程★✿ღ,预计5nm芯片问世的时间点在2020年★✿ღ。在7nm时代★✿ღ,华为和台积电合作研发了3年★✿ღ,耗资3亿美元★✿ღ,才终于在2018年拿出7nm芯片设计★✿ღ。

  工艺越先进★✿ღ,需要投入的也成本越高★✿ღ,这个道理在芯片代工厂跟芯片设计商同理★✿ღ,5nm的设计总成本(人工与许可费)是7nm的1.5倍左右★✿ღ。

  而根据台积电数据★✿ღ,基于5nm工艺生产的A72芯片★✿ღ,芯片面积缩小了1.8倍★✿ღ,速度提升了14.7% -17.1%★✿ღ。

  以上★✿ღ,就业界已经量产的主流先进制程工艺的发展情况★✿ღ,以及相关厂商的进展进行了阐述★✿ღ。而更先进的5nm★✿ღ、3nm★✿ღ、2nm等还没有进入量产阶段★✿ღ,就不再详述了★✿ღ。这些制程节点已经鲜有玩家了★✿ღ,目前只有台积电和三星这两家★✿ღ,台积电称将于明年量产5nm★✿ღ,而三星似乎要越过5nm★✿ღ,直接上3nm,我们拭目以待

  产品占当期销售额的 15%★✿ღ,5 纳米产品占比达到了 35%★✿ღ,而 7 纳米产品则占据了 17%★✿ღ;整体上看★✿ღ,

  营收占比高达67% /

  领域的掩模版是龙图光罩最主要的收入来源★✿ღ,且营收和营收占比呈现逐年递增的趋势★✿ღ。龙图光罩指出★✿ღ,在功率

  掩模版国产化的先锋 /

  之争★✿ღ:2nm战况激烈★✿ღ,1.8/1.4nm苗头显露 /

  快速发展★✿ღ,每一代新技术都在减小集成电路(IC)上各层特征的间距和尺寸★✿ღ。晶圆上高密度的电路需要更高的精度以及高度脆弱的

  概览与氧化 /

  测试 /

  ★✿ღ,并且会随着G4不断改进★✿ღ:• 导通电阻约比G3低15%• 工作频率接近1 MHz• 成熟且稳健的

  本文转自TechSugar 感谢TechSugar对新思科技的关注 虽然摩尔定律走到极限已成行业共识★✿ღ,但是在现代科技领域中★✿ღ,

  芯片“三大拦路虎” /

  芯片设计成功的关键 /

  ”挖出饼干的中间部分★✿ღ,然后倒入巧克力糖浆★✿ღ,再盖上一层饼干层★✿ღ。“倒入巧克力糖浆”和“盖上饼干层”的过程在

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