1月12日，臺(tái)積電對(duì)外公布財(cái)報(bào),，其2016年年?duì)I收創(chuàng)下歷史新高,，達(dá)到299.57億美元。其中，先進(jìn)工藝制程營(yíng)收貢獻(xiàn)顯著。16/20納米制程去年第四季度出貨占比達(dá)到33%，28納米制程第四季度出貨占比達(dá)到24%,。
先進(jìn)制程顯然對(duì)吸引高利潤(rùn)率業(yè)務(wù)極為關(guān)鍵，各家企業(yè)早在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上展開(kāi)時(shí)間競(jìng)賽,。如今,，先進(jìn)制程的戰(zhàn)役已在10納米開(kāi)鑼?zhuān)^臺(tái)積電與聯(lián)發(fā)科共同推出10納米產(chǎn)品Helio X30后，三星也攜手高通在1月初的CES展上推出了高通驍龍835,。下一步的爭(zhēng)奪戰(zhàn)即將指向7納米,。
7納米是關(guān)鍵性制程節(jié)點(diǎn)
“7納米是很重要的節(jié)點(diǎn)，是生產(chǎn)工藝第一次轉(zhuǎn)向EUV的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。三星和臺(tái)積電都宣布了將采用EUV(極紫外光微影)技術(shù)在7納米,，而EUV是摩爾定律能夠進(jìn)一步延續(xù)到5納米以下的關(guān)鍵,。” Gartner(中國(guó))研究總監(jiān)盛陵海表示,。
EUV光刻被認(rèn)為肩負(fù)著縮小晶體管尺寸,，延續(xù)摩爾定律的重任。與目前使用的193納米波長(zhǎng)沉浸式光刻技術(shù)相比,，EUV可以連續(xù)單次曝光,，可以大大減少制造過(guò)程中的多重曝光步驟、光罩?jǐn)?shù)量以及時(shí)間和成本,。而如果沒(méi)有EUV,，在7納米階段，僅光罩?jǐn)?shù)量就有可能達(dá)到80層以上,。因此早在2012年,，英特爾、三星,、臺(tái)積電就曾聯(lián)手為生產(chǎn)EUV設(shè)備的ASML募集了13.8億歐元的研發(fā)經(jīng)費(fèi),。
而從記者多方采訪的情況來(lái)看，工業(yè)界從業(yè)人士大多認(rèn)同10納米是短節(jié)點(diǎn)或是過(guò)渡性節(jié)點(diǎn),。除尺寸實(shí)現(xiàn)縮小外,，在性能提升上并沒(méi)有完全遵循摩爾定律，而7nm則將是長(zhǎng)壽的重要節(jié)點(diǎn),。
盛陵海指出,，7nm與10nm相比,，物理尺寸上縮小1.5~1.9倍,，各家比例會(huì)有些細(xì)微差別，不過(guò)都可以在同樣面積中增加更多的晶體管,，速度也應(yīng)該有提高,。
尤其是在7nm的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)——5nm上，有太多的物理極限需要突破,。在5nm工藝研發(fā)成功前,，很有可能7nm將成為AP的主流工藝，跟16/14nm搭配在一起,，提供給不同的客戶(hù),。
比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)中國(guó)總經(jīng)理丁輝文指出，7nm的重要性還體現(xiàn)在客戶(hù)需求上,。由于蘋(píng)果,、三星等智能手機(jī)更新?lián)Q代節(jié)奏加快，這些大客戶(hù)們更快地轉(zhuǎn)向7nm，要求半導(dǎo)體制造企業(yè)也必須走向7nm,。
臺(tái)積電7nm搶跑
在先進(jìn)制程方面,，玩得起的顯然只剩寥寥可數(shù)的那幾個(gè)大玩家。臺(tái)積電中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人羅鎮(zhèn)球指出,，在7nm節(jié)點(diǎn)上,，臺(tái)積電和英特爾、三星的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈,，資金的投入都是以數(shù)十億美元計(jì),。而根據(jù)Gartner公布的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一顆7nm的SoC芯片大概需要2.71億美元,，比一個(gè)28nm的平面器件成本高出9倍之多,。
12日的法說(shuō)會(huì)上，臺(tái)積電共同執(zhí)行長(zhǎng)劉德音正面回應(yīng)了關(guān)于近期業(yè)界對(duì)臺(tái)積電7nm制程的傳言,。他指出,，臺(tái)積電先進(jìn)制程的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該會(huì)比16nm約65%~70%的市占率高，在7nm上,，臺(tái)積電現(xiàn)已有20個(gè)客戶(hù)正在洽談設(shè)計(jì),，預(yù)計(jì)全年將有15至20個(gè)客戶(hù)Tape-out(設(shè)計(jì)定案)。
按照此前的消息,，臺(tái)積電應(yīng)是于今年第一季度開(kāi)始7nm風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn),，提供試產(chǎn)初期的CyberShuttle(晶圓光罩共乘服務(wù))，并于今年第二季度接受客戶(hù)的Tape-out,。
若一切順利按照計(jì)劃進(jìn)行,，在7nm制程上臺(tái)積電顯然處于領(lǐng)跑位置。
從目前公開(kāi)信息來(lái)看,，按英特爾的“工藝-架構(gòu)-優(yōu)化”三步走計(jì)劃,，英特爾的10nm制程預(yù)計(jì)在今年下半年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升，而7nm的計(jì)劃則要看2020年年中,。有消息稱(chēng)三星在2016年已經(jīng)引進(jìn)EUV設(shè)備,，寄希望于2017年量產(chǎn)7nm制程。
格羅方德公開(kāi)的7nm投產(chǎn)時(shí)間也是2018年,。格羅方德首席技術(shù)官Gary Patton告訴記者,，格羅方德正在集中研發(fā)資源攻向7nm制程，而10nm技術(shù)則將在做一小部分產(chǎn)品后轉(zhuǎn)換到7nm或者被直接跳過(guò),。
當(dāng)然,，也有從業(yè)者向記者指出，臺(tái)積電和三星等存在“偷換概念”的情況,，它們的7nm其實(shí)約相當(dāng)于英特爾的10nm,。因?yàn)橛⑻貭?0nm的基本電晶體Gate Pitch(柵極間距)和Fin Pitch(鰭片間距)與臺(tái)積電,、三星類(lèi)似，只是有源區(qū)尺寸略大,，但可用其他方式實(shí)現(xiàn)一致的性能,。
EUV準(zhǔn)備好了嗎？
盛陵海分析,，臺(tái)積電的策略是為了搶時(shí)間抓客戶(hù),，盡快先發(fā)展“普通”的7nm技術(shù)，用這個(gè)7nm和新開(kāi)發(fā)的12nm(16nm的新升級(jí))作為高低搭配,。而三星由于代工業(yè)務(wù)規(guī)模和人力所限,，只能集中做10nm和EUV的7nm，而EUV的難度高,，所以略慢于臺(tái)積電,。
“在7nmEUV的使用上，三星可能為了與臺(tái)積電進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng),，更加積極地采用EUV,。”半導(dǎo)體行業(yè)專(zhuān)家莫大康表示,。
目前,，EUV已有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，但還處于試驗(yàn)階段,。業(yè)界普遍的認(rèn)知是要到2018年才能投入使用,，因?yàn)镋UV尚有包括光刻膠、掩膜,、reticlr等在內(nèi)的許多問(wèn)題沒(méi)有徹底解決,。尤其是EUV目前的光刻速度還太慢，必須要多臺(tái)作業(yè),，而一臺(tái)EUV的成本是193的兩倍,。
丁輝文指出，設(shè)計(jì)公司應(yīng)該已經(jīng)等不及EUV技術(shù)成熟了,?！霸谶@個(gè)階段就已經(jīng)要拿出7nm的Design rule和SPICE模型了，設(shè)計(jì)公司需要這些設(shè)計(jì)7nm的芯片,。”丁輝文說(shuō),。他表示,，就目前的研發(fā)看，即使EUV出來(lái),，也不太可能代替所有193的步驟,，那樣成本不占優(yōu)。
從半導(dǎo)體從業(yè)者處了解到，目前的EUV基本上是配合多重曝光在7nm的Poly層用到,，而到5nm的時(shí)候應(yīng)該才會(huì)大量采用,，因?yàn)檫M(jìn)入到5nm節(jié)點(diǎn)時(shí)，成熟的EUV的成本效應(yīng)應(yīng)該更加顯著,。
三星2016年就已花費(fèi)1.78億美元從ASML采購(gòu)EUV設(shè)備,，臺(tái)積電則預(yù)計(jì)將從今年1月裝設(shè)ASML的EUV系統(tǒng)，部分用于生產(chǎn)7nm芯片,。據(jù)猜測(cè),，臺(tái)積電應(yīng)該做好了兩手打算，等到EUV真正成熟,，如果被證明可以降低制造成本,，再出一個(gè)EUV的工藝制程。