全球首家!台积电正式启动2nm工艺研发预计2024年投入生产

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6月19日,记者了解到,全球知名半导体公司台积电官宣:正式启动2nm工艺的研发,工厂设置在处于台湾新竹的南方科技园,预计2024年投入生产。

7nm,5nm,3nm,现在终于开使进入2nm了!

几十年来,半导体行业进步的眼前 处于着一条金科玉律,即摩尔定律。摩尔定律表明:每隔 18——24 个月,集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍,芯片的性能也会随之翻一番。

然而,在摩尔定律放缓甚至失效的今天,全球几大半导体公司依旧在拼命“厮杀”,希望率先学会英语制造工艺布局的制高点。英特尔终于进入 10nm 工艺时代并将在后年转入 7nm,台积电、三星则纷纷完成了 7nm 工艺的布局并奔向 5nm、3nm。

而就在近日,台积电官方否认:正式启动2nm工艺的研发!

据官方否认,工厂将落脚在中国台湾新竹的南方科技园,预计研发工作将于2024年完成并投入生产。

台积电:全球第一家官宣2nm工艺

从2018年末到2019年,随着7nm制程工艺逐渐进入消费领域,台积电和三星都机会谈到了大伙儿 对5nm和3nm工艺节点的计划。

而根据近期的消息,台积电有了更多的运作计划,将工艺推进到3nm,甚至2nm!台积电也是全球第两个 否认开使研发2nm工艺的厂商。

台积电厂务处处长庄子寿表示:

台积电在台湾的第一家3nm工厂将于2021年投产,并将于2022年实现大规模生产。

与此一并,为了对抗三星的竞争,台积电正在推进2nm制程的研发与生产计划。

而就在几天前,台积电在台湾新竹的3纳米研发厂房顺利通过环评,预计可顺利赶上量产时程。台积电也透露预计把五年后的 2 奈米厂研发及量产都上放新竹,选址每项意味着着是为除理人才流失,目前台积电在新竹有约7000名半导体制程研发人才。

按照台积电给出的指标显示,2nm工艺是两个 重要节点,Metal Track(金属单元高度)和3nm一样维持在5x,一并Gate Pitch(晶体管栅极间距)缩小到30nm,Metal Pitch(金属间距)缩小到20nm,相比于3nm都小了23%。

台积电越来越 透露2nm工艺所都都还可以的技术和材料,看晶体管型态示意图和目前并越来越 明显变化,能在硅半导体工艺上继续压榨到越来越 地步岂全部都在堪称奇迹,接下来看得人能越来越做到1nm了。

当然,在那随后,台积电都都还可以接连经历7nm、6nm、5nm、3nm等多个工艺节点。

其中,7nm+ 首次引入 EUV 极紫外光刻技术,目前机会投入量产;6nm 假如有一天 7nm 的两个 升级版,明年第一季度试产;5nm 全面导入极紫外光刻,机会开使风险性试产,明年底随后量产,苹果77 A14、AMD 五代锐龙 (Zen 4 全部都在望采纳);3nm 有望在 2021 年试产、2022 年量产。

全球主流半导体公司工艺水平大比拼

接下来,对不同芯片生产商的制造技术进行了两个 排名,如下表所示,能越来越较为便捷地了解哪种工艺更为先进。表中密度以MTr/mm2计算,其代表每平方毫米数百万个晶体管。截至2019年1月,英特尔的10nm技术依然领先于台积电和三星的7nm技术。

有某些都都还可以注意,上述数字在某些情况表下是近似的。因此,这后要影响排名。机会更深入地研究你什儿 那先 的问題,英特尔的10nm比台积电7nm的SRAM稍微密集某些。但台积电的7nm实际上比英特尔的逻辑单元更密集,这使事情变得更加僵化 ,却很有意思。

机会英特尔的10nm还越来越 大规模生产,台积电的7nm是目前市场上明显的赢家。

台积电

台积电是目前世界上最大的独立半导体代工制造商。台积电与世界上某些最大的芯片设计商合作方式方式,如Nvidia,AMD,高通,苹果77,华为与生发科。截至2019年1月,台积电凭借其7nm制造工艺引领新一代的高端技术竞争,该工艺机会开使批量生产,苹果77 XS和华为Mate 20 Pro等顶级手机品牌都采用了你什儿 技术。

7nm

首先,让大伙儿 看看最近一年来炒作最火热的台积电7nm工艺。TSMC的7nm工艺实际上有多种变体,7nm FF/FF+(FinFET和FinFET+)的晶体管密度约为96.49 MTr/mm?,7nm HPC的晶体管密度为66.7 MTr/mm?。

7nm FinFET工艺是TSMC自身10nm工艺密度的1.6倍。此外,与10nm技术相比,7nm工艺可使性能提高20%,功耗降低40%。

目前该技术主要用于:A12 Bionic(苹果77 XS Max),Snapdragon 855,Kirin 930,Zen 2(Ryzen 300 Series)。

10nm

台积电的10nm节点工艺的密度为30.3 MTr/mm?,是自身12nm/16nm节点密度的2倍多,高度提高了15%,功耗降低了35%。

目前该技术主要用于:Apple A11 Bionic,Kirin 970,Helio X3。

12nm/16nm

与20nm工艺相比,台积电16nm的高度提高近30%,功耗降低30%,其密度为28.2 MTr/mm2。

台积电的12nm技术某些是五种营销噱头,相似于大伙儿 的16nm节点。你什儿 12nm节点假如有一天它们重新命名的16nm工艺,具有更好的栅极密度和较少的优化。12nm工艺的估计密度约为33.8 MTr/mm?。台积电的12nm和16nm工艺为麒麟、联发科除理器和Nvidia的GeForce 10系列等提供代工服务。

主要用于:Nvidia图灵GPU(GeForce 20系列),麒麟930,麒麟659,麒麟710,Helio P30,Helio P70,Apple A10 Fusion除理器。

英特尔

英特尔是全球第二大芯片制造商。曾几何时,英特尔在半导体市场处于绝对的领先地位,但其10nm工艺的一再延迟使其在高端技术上机会相当落后。

7nm

2018年12月,英特尔否认大伙儿 正在开发7nm工艺,因此正在按计划进行。英特尔7nm工艺将使用EUVL(极紫外光刻)制造,预计晶体管密度将达到242 MTr /mm?,是10nm工艺 的2.4倍。

现状:正在进行中。

10nm

英特尔的10nm工艺最初预计将于2016年首次推出,但截至2018年底,它已被推迟3次!

英特尔10nm工艺密度约为30 MTr /mm?,是14nm工艺的2.7倍。从你什儿 点看,英特尔的10nm共要某些公司所标榜的7nm技术。

现状:英特尔正在努力提高良率,机会在2019年末进入批量生产。

用于:Core i3-8121U除理器。

14nm

英特尔的14nm工艺晶体管密度估计为43.5 MTr/mm?。截至目前,从Broadwell到Coffee Lake,都拥有相同的14nm技术,已用于其5代除理器之中。然而,这款14nm技术仍然优于台积电的16nm/12nm和三星的14nm技术。

英特尔还推出了14nm+和14nm++,假如有一天进行了微小的改进。

主要用于:英特尔的第5代,第6代,第7代,第8代和第9代移动和桌面除理器。

机会10nm节点的延迟,英特尔简单地改进了大伙儿 的14nm节点,在性能和功耗方面略有改进,并将它们命名为14nm +和14nm ++。那先 假如有一天微小的改进,并越来越 进行晶体管密度微缩。

三星

2017年7月,三星取代英特尔成为全球最大的芯片制造商。对于几乎相同的工艺节点,三星芯片的晶体管密度与TSMC相当。三星为高通、苹果77、Nvidia和某些某些厂商生产芯片,因此还将其14nm工艺许可给GlobalFoundries。

7nm

三星在2018年下两天 在世界上首次采用EUV技术生产了7nm芯片,工艺密度为95.3 MTr/mm?。相比10nm技术,性能提高了20%,一并功耗降低了30%。

现状:已进入批量生产。

8nm

三星的8nm工艺也称为8nm LPU(Low Power Ultimate),它假如有一天其10nm工艺的延伸。就晶体管密度而言,它与台积电的7nm HPC工艺非常相似,其密度为61.18 MTr/mm?。该技术用于制造Exynos 9820芯片,将在2019年即将推出的Galaxy S10和Galaxy Note 10中使用。

用于:Exynos 9820除理器。

10nm

三星10nm工艺有五种变体,10nm LPE(Low Power Early)和10nm LPP(Low Power Plus)。其第二代工艺(10nm LPP)性能提高了10%,密度为51.82 MTr /mm?,是14nm工艺密度的1.6倍。

适用于:Snapdragon 835,Snapdragon 845,Exynos 9810,Exynos 8895,Exynos 961。

11nm

与14nm LPP(Low Power Plus)工艺相比,11nm LPP(Low Power Plus)工艺可提供高出15%的性能。因此,功耗保持不变,你什儿 过程更像是对14nm工艺的扩展。

用于:Snapdragon 675。

14nm

三星的14nm工艺是其最广泛使用的制造节点之一,该工艺的晶体管密度为32.5 MTr /mm?,主要用于Nvidia的GeForce 10系列,以及某些Qualcomm和Exynos芯片。它有多种变体,14nm LPE(Low Power Early)和14nm LPP(Low Power Plus)。

用于:Nvidia GeForce 10系列,Snapdragon 820,Snapdragon 821,Exynos 8890,Exynos 7870。

GlobalFoundries

GlobalFoundries(格罗方德,格芯)是一家美国半导体公司,为高通、AMD和Broadcom等各种品牌制造除理器。

7nm

此前,得益于三星眼前 的支持,GlobalFoundries的7nm走在前列,因此2018年3月还邀请少数资深记者前往旗下最先进的纽约Malta的Fab 8工厂,介绍大伙儿 计划向7nm EUV光刻技术推进。然而,计划赶不上变化。18年8月否认,出于经济因素考虑,搁置7nm LP项目,将资源回归到12nm/14nm FinFET以及12FDX/22FDX上。

尽管曾有某些业内专家估计它的7nm技术比台积电的7nm都都还可以更加密集,但GlobalFoundries目前机会停止了大伙儿 的7nm开发,机会后要再与台积电竞争。按照AnandTech的报道,GF的5nm和3nm研发也将终止,机会逐步停掉与IBM硅研发中心在这方面的合作方式方式。

12nm

GlobalFoundries 12nm工艺的性能比其前代产品提高了15%,密度提高了10%。Ryzen 30系列便基于其12nm节点技术。当前,GF的12nm/14nm多用在AMD的锐龙除理器(Ryzen 30 Series)、Radeon GPU上,12FDX/22FDX则能越来越提供优质的性价,可用于集成模拟和射频组件上,如5G基带。

用于:Zen +架构产品(Ryzen 30 Series)。

14nm

GlobalFoundries实际上从三星那里获得了14nm技术。

用于:AMD Vega系列,Ryzen第二代APU,Radeon 30系列。

目前,GlobalFoundries机会停止一切与7nm工艺有关的投资研发,转而专注现有的14/12nm FinFET工艺和22/12nm FD-SOI工艺,提供包括射频、嵌入式存储器和低功耗等一系列创新IP及功能,并调整相应研发团队来支持新的产品组合方案,你什儿 选择机会和最近几年窘迫的财务情况表有关。

中芯国际

据最近报道,中芯国际在14nm FinFET技术开发上机会获得重大进展,良率已高达95%,其第一代FinFET技术研发已进入客户导入阶段,因此将在今年上两天 投入大规模量产。

一并,12nm的工艺开发也取得突破。中芯国际的14nm/12nm进展,对于中国集成电路产业来说是两个 极大利好,因此与全球的先进技术相比,中国还比较落后,还都都还可以整个产业一并努力,以便早日在世界高端芯片制造领域处于一席之地。

文章来源: 材料科学与工程

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