在全球半導(dǎo)體代工行業(yè),,韓國(guó)三星電子半導(dǎo)體事業(yè)部和中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)積電一直處于競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài),,兩家公司每年為了爭(zhēng)搶蘋果的A系列處理器鬧得不可開交,。之前一直傳言,,兩家企業(yè)為了能夠拿到蘋果處理器訂單,,正在就半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝進(jìn)行激烈競(jìng)爭(zhēng),。
定了 臺(tái)積電為蘋果生產(chǎn) A11 芯片,?
根據(jù)外電報(bào)導(dǎo),,分析機(jī)構(gòu) BlueFinResearc Partners 的分析師表示,,蘋果 (Apple) 芯片供應(yīng)商臺(tái)積電將會(huì)在 2017 年 4 月時(shí)開始生產(chǎn)蘋果的 A11 芯片,而且消息指出,,該款芯片將采用臺(tái)積電的 10 納米先進(jìn)制程進(jìn)行生產(chǎn),。
報(bào)導(dǎo)指出,其實(shí)早在 2016 年 9 月份,,臺(tái)積電已經(jīng)就未來(lái)發(fā)展藍(lán)圖表示,,將會(huì)在 2016 年底之前開始投產(chǎn) 10 納米制程的芯片。
不過(guò),,BlueFin 指出,,2017 年采用臺(tái)積電 10 納米先進(jìn)制程的芯片,將不僅僅是蘋果的 A11 芯片而已,,另外包括蘋果新一代 iPad 中采用地的 A10X 芯片,,以及聯(lián)發(fā)科 (MediaTek) 的 Helio X30 高端芯片,都將會(huì)采用臺(tái)積電的 10 納米制程,,而且這兩款芯片的生產(chǎn)時(shí)間都會(huì)比蘋果的 A11 芯片的時(shí)間早,。
與 A11 芯片相比,蘋果的 A10X 和聯(lián)發(fā)科的 Helio X30 芯片的出貨量相對(duì)比較小,。也就是說(shuō),,在 A11 芯片正式出貨前,10 納米制程的芯片出貨量就臺(tái)積電的總出貨量中比較,,其所占有的比例將不會(huì)很大,。
不過(guò),但是等到 A11 芯片正式開始量產(chǎn)之際,,為了應(yīng)付新款 iPhone 的準(zhǔn)備上市,,蘋果將需要大量 10 納米制程的 A11 芯片,臺(tái)積電屆時(shí)就需要確保芯片的產(chǎn)能不缺乏,。因?yàn)?,如果臺(tái)積電無(wú)法保證產(chǎn)量以滿足蘋果的需求,,那么最終臺(tái)積電的收益等會(huì)受到影響,而蘋果也可能選擇在供應(yīng)鏈中多加一家芯片供應(yīng)商,,以確保足夠的貨源,。這對(duì)虎視眈眈的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手——韓國(guó)三星來(lái)說(shuō),將會(huì)是個(gè)好的消息,。
錯(cuò)失A11訂單
三星將為新一代iPhone大量供應(yīng)零部件,!
據(jù)福布斯報(bào)道,隨著蘋果和三星的法律糾紛最終塵埃落定,,美國(guó)最高法院作出有利于三星的判決后,,三星將在明年再次成為iPhone的主要零部件供應(yīng)商。三星或與蘋果A11無(wú)緣,,不過(guò)能夠?yàn)樾乱淮鷌Phone大量供應(yīng)零部件,,對(duì)于三星來(lái)說(shuō),也會(huì)是不錯(cuò)的成績(jī),。
三星最初曾是蘋果的主要零部件供應(yīng)商,,供應(yīng)NAND閃存和DRAM存儲(chǔ)芯片,。但是,,從2011年起,三星開始減少對(duì)蘋果的零部件供應(yīng),。因?yàn)榫驮谀且荒?,蘋果以侵犯專利為由,將三星告上法庭,。蘋果手機(jī)拆解報(bào)告顯示,,三星如今只向iPhone 7供應(yīng)DRAM芯片。
顯示面板和存儲(chǔ)芯片(NAND閃存和DRAM存儲(chǔ)芯片)向來(lái)是蘋果iPhone上面最貴的一些零部件,。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IHS Markit的報(bào)告,,以32GB版本的iPhone 7為例,這些零部件的成本加起來(lái)占到物料總成本(219.80美元)的四分之一以上,。有報(bào)道稱,,三星將再次為下一代iPhone供應(yīng)OLED顯示屏和NAND閃存芯片。而提供DRAM芯片將讓三星從數(shù)百家供應(yīng)商中脫穎而出,,成為下一代iPhone的主要供應(yīng)商,。
■ A系列芯片(與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)激烈)
由于臺(tái)積電的存在,芯片代工是三星目前唯一面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域,。此前三星和臺(tái)積電都為蘋果代工制造iPhone 6手機(jī)上使用的A9芯片,,不過(guò)臺(tái)積電隨后贏得了為iPhone 7生產(chǎn)A10芯片的獨(dú)家合同。現(xiàn)在,,有分析師表示,,臺(tái)積電將會(huì)繼續(xù)為蘋果生產(chǎn)A11 芯片,,該款芯片將采用臺(tái)積電的 10 納米先進(jìn)制程進(jìn)行生產(chǎn)。
臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì)在于它的一體化FoWLP封裝技術(shù),,該公司表示這種技術(shù)使得封裝速度和厚度都有所改善,,而且晶圓熱性能也有所增強(qiáng)。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IHS Markit半導(dǎo)體制造部門高級(jí)主管萊恩·耶利內(nèi)克(Len Jelinek)表示,,“封裝設(shè)計(jì)上的改進(jìn),,以及芯片設(shè)計(jì)的優(yōu)化,將給蘋果帶來(lái)SoC性能優(yōu)勢(shì),,以及電路板組裝的物理優(yōu)勢(shì),,這種技術(shù)改進(jìn)有助于臺(tái)積電獲得蘋果訂單。 ”
■ OLED顯示屏(獨(dú)占蘋果訂單)
此前有報(bào)道稱,,蘋果將于明年推出配備曲面屏的下一代iPhone,,新款iPhone采用OLED顯示屏,而三星將成為獨(dú)家OLED顯示屏供應(yīng)商,。而在OLED顯示屏市場(chǎng),,蘋果的選擇并不多,畢竟三星主導(dǎo)著這一市場(chǎng),。韓國(guó)現(xiàn)代證券的兩位分析師杰夫·金(Jeff Kim)和凱文·金(Kevin Kim)表示:“目前,,在柔性O(shè)LED顯示屏市場(chǎng),三星是唯一一家實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的公司,,而且在OLED智能手機(jī)和OLED顯示屏市場(chǎng)都雄居第一,。”
■ 存儲(chǔ)芯片(占蘋果大量訂單)
三星是全球最大的NAND閃存芯片供應(yīng)商,,在全球的市場(chǎng)份額超過(guò)三分之一,。據(jù)韓國(guó)媒體ETNews報(bào)道,由于旗下?lián)碛斜姸鄻I(yè)務(wù),,三星過(guò)去幾年對(duì)蘋果NAND閃存的需求置之不理,。不過(guò)如今三星卻需要像蘋果這樣更大的買家,才能充分挖掘其新建的半導(dǎo)體工廠的制造能力,。2014年,,三星曾投入156萬(wàn)億韓元(約合147億美元)在韓國(guó)本土新建了一家芯片工廠,這也是三星對(duì)其單個(gè)工廠所做的最大一筆投資,。據(jù)ETNews報(bào)道,,新工廠于明年開始投入生產(chǎn)后,三星也將再次向蘋果提供閃存芯片,。
實(shí)際上,,蘋果也無(wú)法徹底撇清與三星的關(guān)系。目前,蘋果從多家供應(yīng)商采購(gòu)NAND閃存,,但不用最大NAND閃存芯片供應(yīng)商三星的產(chǎn)品,,理由似乎站不住腳。此外,,因?yàn)槿菗碛幸苿?dòng)DRAM市場(chǎng)大約60%的份額,,蘋果還不可避免會(huì)用到三星DRAM存儲(chǔ)芯片。
■ 三星10納米芯片已經(jīng)開始量產(chǎn),?
說(shuō)起10納米工藝,,三星在今年10月17日已經(jīng)宣布,其系統(tǒng)芯片業(yè)務(wù)已啟動(dòng)了10納米工藝芯片的量產(chǎn),。三星也成為了業(yè)內(nèi)采用10納米工藝的廠商,。三星在公告中表示,明年初發(fā)布的一款產(chǎn)品將會(huì)采用10納米芯片,。不過(guò)三星沒有透露具體是哪一款產(chǎn)品,。
韓國(guó)媒體曾有報(bào)道稱,三星將是高通驍龍835芯片的獨(dú)家代工商,,這款芯片將會(huì)采用10納米工藝制造,。預(yù)計(jì)三星將于明年初推出下一代Galaxy S手機(jī),而將有約一半的這款手機(jī)搭載驍龍835芯片,。
臺(tái)積電和三星
在競(jìng)爭(zhēng)的10納米制程到底是什么呢,?
所謂的“10納米”指的是半導(dǎo)體芯片的線寬,線寬越小,,芯片的面積越小,,單位面積整合的晶體管數(shù)量越多,,性能可以更加強(qiáng)勁,。
制程工藝是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。制程工藝的趨勢(shì)是向密集度愈高的方向發(fā)展,。密度愈高的IC電路設(shè)計(jì),,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高,、功能更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),。微電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,主要是靠工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),,使得器件的特征尺寸不斷縮小,,從而集成度不斷提高,功耗降低,,器件性能得到提高,。
芯片制造工藝在1995年以后,從0.5微米,、0.35微米,、0.25微米,、0.18微米、0.15微米,、0.13微米,、90納米、65納米,、45納米,、32納米、28納米,、22納米,,一直發(fā)展到現(xiàn)在的的16納米、14納米,、10納米······
■ 縮小制程有什么好處,?
納米很小,那么縮小制程的用意,,縮小晶體管的最主要目的,,就是可以在更小的芯片中塞入更多的晶體管,讓芯片不會(huì)因技術(shù)提升而變得更大,;其次,,可以增加處理器的運(yùn)算效率;再者,,減少體積也可以降低耗電量,;最后,芯片體積縮小后,,更容易塞入移動(dòng)設(shè)備中(比如手機(jī)),,滿足未來(lái)輕薄化的需求。
■ 尺寸縮小有物理限制
不過(guò),,制程并不能無(wú)限制的縮小,,當(dāng)我們將晶體管縮小到20納米左右時(shí),就會(huì)遇到量子物理中的問(wèn)題,,晶體管的漏電現(xiàn)象,,抵銷縮小L時(shí)獲得的效益。作為改善方式,,就是導(dǎo)入FinFET(Tri-Gate)這個(gè)概念,,如右上圖。在Intel以前所做的解釋中,,可以知道借由導(dǎo)入這個(gè)技術(shù),,能減少因物理現(xiàn)象所導(dǎo)致的漏電現(xiàn)象。
更重要的是,,借由這個(gè)方法可以增加Gate端和下層的接觸面積。在傳統(tǒng)的做法中(左上圖),,接觸面只有一個(gè)平面,,但是采用 FinFET(Tri-Gate)這個(gè)技術(shù)后,接觸面將變成立體,,可以輕易的增加接觸面積,,這樣就可以在保持一樣的接觸面積下讓Source-Drain端變得更小,對(duì)縮小尺寸有相當(dāng)大的幫助,。
■ 為什么10納米制程引起很大關(guān)注
邁入10nm很困難,。各大廠進(jìn)入10納米制程面臨相當(dāng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),主因是1顆原子的大小大約為0.1納米,,在10納米的情況下,,一條線只有不到100顆原子,在制作上相當(dāng)困難,,而且只要有一個(gè)原子的缺陷,,像是在制作過(guò)程中有原子掉出或是有雜質(zhì),就會(huì)產(chǎn)生不知名的現(xiàn)象,,影響產(chǎn)品的良率,。
如果無(wú)法想象這個(gè)難度,可以做個(gè)小實(shí)驗(yàn),。在桌上用100個(gè)小珠子排成一個(gè)10×10的正方形,,并且剪裁一張紙蓋在珠子上,接著用小刷子把旁邊的的珠子刷掉,,最后使他形成一個(gè)10×5的長(zhǎng)方形,。這樣就可以知道各大廠所面臨到的困境,以及達(dá)成這個(gè)目標(biāo)究竟是多么艱巨,。
當(dāng)然,,攀登科學(xué)高峰必然會(huì)遇到很多的困難,。如今三星10納米芯片已經(jīng)宣布開始量產(chǎn),,臺(tái)積電也宣布將用10納米芯片生產(chǎn)新一代iPhone的處理器A11。三星和臺(tái)積電在10納米制程上一直處于競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài),,雖然臺(tái)積電拿到蘋果A11訂單的可能性更大,,但雙方的競(jìng)爭(zhēng),更加促進(jìn)了10納米制程的投入,,使得原本很難的技術(shù)得以克服,,并取得一定的成績(jī)。這對(duì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),都是很有意義的進(jìn)步,。