为什么英特尔量产10nm不久后 台积电就能量产全球首个5nm?

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过去几十年里,摩尔定律让正确处理器的性能快速提升,随着摩尔定律的放缓,性能和需求之间的矛盾日益明显。一面是智能手机、HPC、AI对正确处理器性能不断增加的需求,另一面则是半导体制程提升的难度的大增与高昂的成本。不过,先进半导体制程依旧是提升正确处理器性能最为直观的法子,有后后先进制程更加受到业界关注。

英特尔10nm制程一再延期之时,台积电就已经 量产了7nm。当英特尔10nm制程2019年量产不久已经 ,台积电就将在2020年上十天量产5nm制程,从前落后的台积电为什在么在在能取得今天的成就?

本周,台积电在上海举办一年一度的2019中国技术论坛,不过这是台积电首次邀请国内媒体参与其年度技术盛会,雷锋网受邀参加。在技术论坛的演讲中,台积电全球总裁魏哲家表示,目前市面上7nm的产品统统出自台积电。他同去透露,台积电的5nm技术已经 有客户在此技术基础上设计产品,2020年第一到第二季度已经 量产。

从落后到反超的八个多多多技术节点

首先并能 明确,台积电能取得今天的成绩,无须是一朝一夕努力的结果,有后后,今天的优势无须代表未来的成功。这家目前全球最大的晶圆代工企业成立于1987年,总部位于中国台湾新竹。台积电成立之时,半导体巨头都是IDM模式,也有后后一家公司要完成从设计到制造再到封测的详细工作。那是,无晶圆芯片公司在设计完芯片已经 ,想让有晶圆厂的巨头帮当让让我们 歌词 代工芯片无须容易。

台积电创始人张忠谋从美国回到台湾,抓住了已经 成立了台积电,专门从事晶圆代工的业务,也有后后当让让我们 歌词 常说的芯片代工。台积电這個商业上的创新如今看来深刻影响了半导体产业的发展,但在台积电成立之初,半导体行业位于低迷期,有后后其芯片制造技术远远落后于英特尔等芯片巨头,有后后当让让我们 歌词 可不并能了靠小量的订单艰难维持生存。

但伟大的企业家总能带领公司正确处理挑战,在张忠谋的领导下,凭借英特尔认证的背书,加在半导体市场的转暖,台积电的营收迎来了快速增长。1995年营收已经 超过10亿美元,1997年实现13亿美元营收,5.35亿美元的巨额盈利让台积电当时就成为了最赚钱的台湾企业。

不过,台积电逐步取得技术领先是在成立的20年已经 。1999年,台积电领先业界推出可量产的0.18微米铜制程制造服务。60 1年,台积电推出业界第一套参考设计流程,协助开发0.25微米及0.18微米的客户降低设计难度,以实现快速量产的目标。

60 5年,台积电又领先业界成功试产65nm芯片。此时,随着晶体管体积的进一步缩小,难度的增加让成本大涨,众多芯片巨头都停止了对先进晶圆厂的投入,这给专门提供晶圆代工服务的台积电带来的已经 。

而进一步扩大台积电实力的技术节点是28nm。进入28nm制程时,八个多多多关键的技术选泽——先闸极(Gate-first)与后闸极(Gate-last),格罗方德和三星都选泽了先闸极技术,台积电通过认真研究两种技术,坚定地选泽后闸极技术,结果台积电2011年一举成功量产,三星与格罗方德的生产良品率却始终无法提升。

为巩固优势,台积电针对智能手机芯片设计的主流制程一连推出八个版本,每年新推出的制程不但较前一代速率单位提高、芯片尺寸微缩4%,还节油60 %。借此,台积电在28nm节点就建立了很高的壁垒。

台积电成功的八个关键

魏哲家表示,台积电成功最主要靠八个多多多支撑点:技术、生产和各位的信任。

台积电全球总裁魏哲家

技术路线

根据台积电的说法,台积电7nm已经 获得60 个NTO(New Tape Out,新产品流片),2019年已经 突破60 个。7nm已经 ,台积电推出了7nm+工艺,作为台积电首个使EUV光刻技术的节点,7nm+的逻辑密度是7nm的1.2倍,良率方面和量产的7nm相比不分伯仲。根据规划,台积电7nm+已经 在2019下十天投入量产。

7nm+已经 ,台积电先推出的无须6nm有后后5nm。魏哲家表示,5nm的生态系统设计已经 完成,有后后已经 有客户可不并能开始 在其技术基础上设计产品。5nm已经 在风险试产,预计将在2020年第一季度到第二季度开始 量产。5nm已经 ,台积电也规划了5nm+。

魏哲家解释称,6nm(N6)难能可贵选泽在7nm+和5nm后推出,是希望借助7nm+和5nm的经验,让6nm比7nm+有更优的逻辑密度,且与7nm的IP相容,使用7nm+工艺的IP可不并能继续使用6nm工艺,减少制程复杂化度的同去降低成本。

据雷锋网了解,在台积电的规划中7nm已经 是八个多多多过渡的节点,而6nm已经 是八个多多多主要节点,预计会在相当长的的一段时间内都扮演重要的角色。

产能投资

魏哲家介绍,2018年台积电的产能是160 万片的12寸晶圆,160 万片8寸晶圆,8寸晶圆相较2013年增长56万片,平均每年增加14.3%。产能的持续增长源于不断的投入,去年年底开工的台积电南京厂(晶圆十六厂,Fab 16)主有后后16nm晶圆代工。另外,台积电在台南的18厂于去年1月动工,主攻5nm制程工艺。

据悉,台积电的资本支出每年将近60 亿美元,过去五年总计投入近60 0亿美元,今年這個数值预计将超过60 亿美元。

不过魏哲家强调,真正重要的都是生产,有后后生产的品质。跟跟我说:已经 生产的产品品质欠缺好,那就无须让它出去。”有后后台积电的目标是“zero excursion,zero defect(零偏移,零欠缺)”,希望客户得知這個产品生产自台积电后,就会放下心来,不用再问第八个问题图片。

关于台积电成功的另外八个多多多关键因素——信任,魏哲家并没办法 阐述更多。但信任也非常重要,不得劲是向新的守护线程迈进的已经 ,无论对台积电还是客户而言都将是一笔巨额的投入,有后后位于巨大的风险,台积电并能 客户的信任,可不并能了从前,台积电并能保证巨额的投入可不并能获得回报,当然,也可不并能了信任,双方并能达成更多长期的战略战略合作。毕竟台积电提供的是晶圆代工服务,已经 无法获得足够的晶圆代工订单,经营都将面临困境。

台积电怎么保持领先?

从目前的情况报告看,台积电实现了先进半导体工艺的领先,这转过身是八个多多多良性的循环。在晶圆代工中,先进的制程投入量产之初成本非常高,可不并能了小量的生产并能快速降低成本,成本和技术的优势可不并能帮助代工厂获得更高的利润,最终,获得的营收又可不并能用于推进更先进制程的研究和量产。

以台积电为例,当让让我们 歌词 每年的资本支出就达到60 亿甚至高于這個数值,已经 无法从先进制程中获得足够的利润,很难支撑更先进工艺的研发,毕竟随着半导体工艺复杂化度的增加,无论是研发还是生产成本都将大幅增长。有后后先进制程带来高风险的同去,对营收的贡献也位于滞后性。通过台积电的营收当让让我们 歌词 可不并能就看,去年已经 有多款7nm正确处理器量产,但7nm当时贡献的营收很少,到了2019 Q1,台积电7nm的营收已经 高达22%,也是营收贡献最多的节点。

显然,台积电进入了八个多多多良性循环的过程,有后后在晶圆代工市场,领先者将凭借技术和时间优势将获得最多的利润,即便市占排名第二,营收和市场龙头都是巨大的差距,在這個情况报告下要我实现超越非常困难。

不过,即便具备优势,台积电依旧保持着对市场和竞争者的敬畏之心。现在,台积电在努力将逻辑的优势向更多领域拓展。在进入28nm已经 ,想通过晶体管的微缩保持芯片性能的提升已经 面临巨大挑战,业界开始 探索借助封装提升性能。台积电率先布局,并推出了Bumping服务,根据台积电的说法,现在超过90%的7nm客户都选泽了台积电的Bumping服务。

2011年第三季度的法说会上,张忠谋毫无预兆掷出重磅炸弹──台积电要进军封装领域。当让让我们 歌词 推出的第八个多多多先进封装产品是CoWoS(Chip on Wafer on Substrate),具体而言是将逻辑芯片和DRAM 插进硅中介层(interposer)上,有后后封装到 基板上。

如今,台积电的封装技术主要分为前端3D(Frontend 3D)的SoIC和WoW两种集成技术,以及后端3D(Backend 3D)的Bump(凸块)/WLCSP、CoWoS、InFO两种技术,哪几个技术都是促使推动系统级创新,面向不同的市场。

据介绍,CoWoS主要面向AI、服务器和网络,InFO_PoP将主要应用于手机,InFO_MS主要应用于AI推理,InFO_oS主要应用于网络。未来,3D封装将在高性能计算中发挥非常重要的作用,台积电拥有先进封装技术将非常重要。不过,台积电无须准备与封测厂争夺市场,台积电表示当让让我们 歌词 将聚焦于晶圆层面的封装。

5G作为推动未来半导体行业发展的主要技术,台积电也在进行探索RF以及模拟器件的已经 性。在Wi-FI和毫米波市场,台积电在将工艺往16nm FinFET 推进,另外,台积电还将推出7nm RF,相关的Spice和SDK也会在2020年下十天准备就绪。模拟方面台积电都是广泛的布局。

台积电在手机图像传感器、高灵敏度MEMS、高端OLED、PMIC方面都是相应的技术。在存储领域,台积电的40nm RRAM在2018年上十天就进行风险试产,28nm/22 nm的RRAM也会在2019年下十天风险试产。台积电也拥有比eFlash快三倍写速率单位的22nm MRAM,這個工艺也在2018年下十天开始 风险试产。

最后并能 关注的是,半导体制程提升的两大关键是晶体管内部和材料,关于内部的进展,台积电没办法 透露新的消息,但材料方面提到了创新Low—k材料。

雷锋网小结

台积电引领了半导体行业晶圆代工的模式,历经三十多年,台积电成功从落后的追随者变为了领先者,也是先进正确处理器转过身的幕后支撑者。不过,在晶圆代工领域取得领先有后后位于良性周期的台积电依旧保持着对市场和所有竞争对手的敬畏,不仅在提升半导体制程关键的晶体管内部和材料持续投入,努力保持逻辑优势,也正在将逻辑优势拓展至5G、模拟等领域。还有,台积电生态超过60 0名的工程师也是其很难超越的优势。

至于存储,台积电有所布局,但怎么在這個领域取得领先优势,台积电的思考是关注新的存储技术而非已有的技术,这跟我说是台积电取得成功的重要因素之一。当然,新的技术也是台积电最有已经 进行收购的动力。

还有有些,对于未来制程技术的提升,技术或许都是最难的,最大的挑战或许来自对于成本的考量。

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