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14nm,、10nm、7nm工藝競爭白熱化

2015-07-14
關(guān)鍵詞: IBM 7nm 英特爾 臺積電

       最近,,IBM公布了其在7nm制程上取得重大進(jìn)展,而14nm工藝是英特爾直到2014年才推出的,10nm更是計劃2015年推出的,,但是現(xiàn)在看來至少要推遲到2016年下半年或者2017年上半年。與14nm類似,,英特爾在10nm跳票嚴(yán)重,。

  14nm

   多年以來,在純邏輯制程方面,,英特爾都可以理直氣壯地聲稱其工藝領(lǐng)先所有競爭對手,。2007年英特爾在45nm節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入HKMG工藝(High-K絕緣 層+金屬柵極),,直到2010年左右,HKMG才在整個半導(dǎo)體業(yè)界普及,。2011年英特爾在22nm節(jié)點(diǎn)引入FinFET工藝,,直到2014年大部分競爭 對手才實現(xiàn)了FinFET工藝。從22nm推進(jìn)到14nm,,英特爾理應(yīng)比其他廠商更順利一些,,因為英特爾只需要縮小工藝尺寸,而其他廠商既要導(dǎo)入 FinFET工藝,,又要縮減尺寸,,但是英特爾在14nm上卻栽了大跟頭。英特爾在2007,、2009和2011年分別進(jìn)入45nm,、32nm和22nm工 藝節(jié)點(diǎn),14nm工藝按計劃應(yīng)該在2013年推出,,但是英特爾直到2014年才推出14nm工藝,,比計劃晚了好幾個季度。

  三星則跳過了20nm,,在2014年底直接進(jìn)入14nm工藝,,只比英特爾晚了一點(diǎn)點(diǎn)。三星最早的14nm工藝被稱為“14LPE”,,在“14LPE”之后,,三星將推出提升性能的“14LPP”工藝。三星也將14nm工藝授權(quán)給GlobalFoundries,,從而使IC設(shè)計公司有更多的14nm工藝選擇,。

  臺積電對抗14nm工藝的制程被其稱為“16FF”,這種16nm FinFET工藝在2014年末引入,,2015年量產(chǎn),。2015年下半年臺積電還將量產(chǎn)一款提高性能的“16FF+”工藝。

   有兩點(diǎn)需要說明一下,。英特爾公布的工藝導(dǎo)入日期是英特爾處理器導(dǎo)入新工藝的時間,,而晶圓代工廠公布的工藝導(dǎo)入日期是系統(tǒng)級芯片(SoC)導(dǎo)入新工藝的時 間。由于系統(tǒng)級芯片比處理器要支持更多的設(shè)備,,所以系統(tǒng)級芯片所采用的工藝一般比處理器更復(fù)雜,。相同的工藝節(jié)點(diǎn),英特爾的系統(tǒng)級芯片工藝導(dǎo)入時間一般比處 理器工藝導(dǎo)入時間晚一年,。第二點(diǎn),,晶圓代工廠的14nm工藝指只縮減了前道工藝的尺寸,后道工藝還是20nm工藝的水平,,英特爾的前道工藝與后道工藝都進(jìn) 行了縮減,,因此英特爾的工藝尺寸比其他晶圓廠都要小,。

  顯然晶圓代工廠在14nm工藝的遷移比英特爾更順利,這種狀況對于這些晶圓代工廠意味著什么呢,?

   28nm時臺積電是晶圓代工廠的領(lǐng)頭羊,,蘋果因此把應(yīng)用處理器的訂單從三星轉(zhuǎn)移到了臺積電。14nm/16nm節(jié)點(diǎn)上,,蘋果的業(yè)務(wù)仍然是臺積電最大的收 入來源,,但是蘋果把代工業(yè)務(wù)分給了三星和臺積電,而且三星的訂單更早一些,。高通也把部分訂單從臺積電挪到三星,。顯而易見,三星14nm的順利量產(chǎn)使得它從 臺積電那里搶了不少生意,。

  14nm工藝推遲對于英特爾的影響難以判斷,,英特爾僅有很少的代工業(yè)務(wù),因此至少現(xiàn)在代工方面對于英特爾沒有 實質(zhì)影響,。英特爾最主要的業(yè)務(wù)是PC處理器,,在這個市場和AMD歷經(jīng)多年拼殺,終于憑借先進(jìn)的工藝和制造優(yōu)勢迫使AMD賣掉了晶圓廠?,F(xiàn)在英特爾在PC處 理器市場近乎壟斷地位,,從現(xiàn)在的市場來看,14nm工藝推遲對于英特爾的PC業(yè)務(wù)不會有實質(zhì)性影響,。工藝延緩或許對財務(wù)會造成不利影響,,但是英特爾整個 2014年的毛利仍然很高,所以這方面的影響也可以忽略,。

  10nm

  本來根據(jù)英特爾的計劃,,10nm工藝應(yīng)該在2015年推出,但是現(xiàn)在至少要推遲到2016年下半年或者2017年上半年,。與14nm類似,英特爾在10nm跳票嚴(yán)重,。

  三星已經(jīng)展示了10nm的晶圓,,并表示他們將在2017年量產(chǎn)10nm工藝。

  臺積電也在緊攻10nm工藝,,宣稱將在2016年第二季度試產(chǎn)10nm工藝,,并在2016年末正式開始量產(chǎn)?;旧线@三家公司在10nm工藝進(jìn)度上是前后腳的關(guān)系,。

   三星和臺積電誰能夠在10nm工藝競賽中領(lǐng)先,誰就能夠得到更多蘋果的代工業(yè)務(wù)?,F(xiàn)在三星和臺積電在10nm工藝開發(fā)上進(jìn)展都非常好,,不過 GlobalFoundries的10nm工藝進(jìn)展則是一個謎,,GlobalFoundries最近把IBM的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)買了下來,通過IBM的資 源,,GlobalFoundries現(xiàn)在開始開發(fā)自己的10nm工藝,。

  英特爾的10nm工藝何時量產(chǎn)難以預(yù)測。英特爾剛剛收購了Altera,,10nm工藝對于生產(chǎn)Altera的產(chǎn)品很重要,。工藝推遲肯定會影響到英特爾的財務(wù)狀況,但是對于英特爾PC處理器的影響很難看清楚,。

       7nm

  IBM最近公布了一顆7nm工藝測試芯片,,這是IBM和 GlobalFoundries、三星和半導(dǎo)體設(shè)備商等一起合作的成果,。這顆測試芯片被認(rèn)為是現(xiàn)在唯一一顆可以工作的7nm芯片,,公布出來的工藝細(xì)節(jié)包括 采用硅鍺(SiGe)FinFET通道、EUV(遠(yuǎn)紫外光)以及30nm的間距,。

  如果期望7nm工藝在2017/2018年量產(chǎn),,那么 現(xiàn)在完成7nm測試芯片正當(dāng)其時。臺積電也許諾在2017年量產(chǎn)7nm工藝,,這將使其史上第一次實現(xiàn)兩年導(dǎo)入兩個工藝節(jié)點(diǎn),。采用硅鍺通道與30nm間距都 在意料之中。EUV成功使用很重要,,但是量產(chǎn)時還需要解決EUV工具,、薄膜等問題。

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  由于現(xiàn)在臺積電和英特爾關(guān)于7nm的開發(fā)狀況守口如瓶,,所以也難說IBM這次就真的跑在了前面,。但是這個可以工作的7nm測試芯片對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)無疑是個好消息。未來幾年這幾家廠商在工藝上的競賽也值得關(guān)注,。

  結(jié)論

  蘋果,、高通、NVIIDA和Xilinx都有大量的代工業(yè)務(wù),,這些IC設(shè)計廠 商試圖在三星和臺積電之間找到平衡,,自然希望這兩家的工藝能夠齊頭并進(jìn)。三星和臺積電在制程大戰(zhàn)中與英特爾打得不可開交,,甚至在系統(tǒng)級芯片(SoC)制程 上領(lǐng)先了英特爾,。英特爾在工藝發(fā)展上碰到了很多麻煩,雖然現(xiàn)在還沒有給英特爾造成大的影響,,但是如果未來幾年英特爾還不能擺脫困局,,那么工藝問題定將長他 人志氣,滅自己威風(fēng),。


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