1月12日,，臺積電對外公布財(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)制程顯然對吸引高利潤率業(yè)務(wù)極為關(guān)鍵,，各家企業(yè)早在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上展開時(shí)間競賽,。如今，先進(jìn)制程的戰(zhàn)役已在10納米開鑼，繼臺積電與聯(lián)發(fā)科共同推出10納米產(chǎn)品HelioX30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）研究總監(jiān)盛陵海告訴《中國電子報(bào)》記者。
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)或是過渡性節(jié)點(diǎn)。除尺寸實(shí)現(xiàn)縮小外,，在性能提升上并沒有完全遵循摩爾定律,，而7nm則將是長壽的重要節(jié)點(diǎn)。
盛陵海向記者指出,，7nm與10nm相比,，物理尺寸上縮小1.5～1.9倍，各家比例會有些細(xì)微差別,，不過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,。
比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）中國總經(jīng)理丁輝文向《中國電子報(bào)》記者指出，7nm的重要性還體現(xiàn)在客戶需求上,。由于蘋果,、三星等智能手機(jī)更新?lián)Q代節(jié)奏加快，這些大客戶們更快地轉(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,。臺積電中國區(qū)負(fù)責(zé)人羅鎮(zhèn)球向記者指出,，在7nm節(jié)點(diǎn)上，臺積電和英特爾,、三星的競爭十分激烈，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日的法說會上,，臺積電共同執(zhí)行長劉德音正面回應(yīng)了關(guān)于近期業(yè)界對臺積電7nm制程的傳言。他指出,，臺積電先進(jìn)制程的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該會比16nm約65%～70%的市占率高,，在7nm上，臺積電現(xiàn)已有20個(gè)客戶正在洽談設(shè)計(jì),，預(yù)計(jì)全年將有15至20個(gè)客戶Tape-out（設(shè)計(jì)定案）,。
按照此前的消息，臺積電應(yīng)是于今年第一季度開始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的Tape-out。
若一切順利按照計(jì)劃進(jìn)行,，在7nm制程上臺積電顯然處于領(lǐng)跑位置,。
從目前公開信息來看，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,。
當(dāng)然，也有從業(yè)者向記者指出,，臺積電和三星等存在“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）與臺積電,、三星類似,，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,？
盛陵海向記者分析，臺積電的策略是為了搶時(shí)間抓客戶,，盡快先發(fā)展“普通”的7nm技術(shù),，用這個(gè)7nm和新開發(fā)的12nm（16nm的新升級）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，所以略慢于臺積電,。
“在7nmEUV的使用上,，三星可能為了與臺積電進(jìn)行差異化競爭，更加積極地采用EUV,?！卑雽?dǎo)體行業(yè)專家莫大康告訴《中國電子報(bào)》記者。
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)的許多問題沒有徹底解決,。尤其是EUV目前的光刻速度還太慢,，必須要多臺作業(yè)，而一臺EUV的成本是193的兩倍,。
丁輝文向記者指出,，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?！倍≥x文說,。他表示,，就目前的研發(fā)看，即使EUV出來,，也不太可能代替所有193的步驟,，那樣成本不占優(yōu)。
記者從半導(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EUV設(shè)備，臺積電則預(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，臺積電應(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,。