《電子技術(shù)應(yīng)用》
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搶攻 5 納米制程節(jié)點(diǎn) 臺(tái)積電先進(jìn)制程掌握效能與功耗提升

2018-05-10
關(guān)鍵詞: 臺(tái)積電 制程 晶圓 芯片

  晶圓代工龍頭臺(tái)積電,日前在美國(guó)加州圣荷西所舉行的年度技術(shù)研討會(huì)上,,除了宣布將推出晶圓堆疊(WoW)的生產(chǎn)技術(shù),,以及多項(xiàng)新型晶圓封裝技術(shù)之外,也在先進(jìn)制程的進(jìn)展上說(shuō)明各項(xiàng)發(fā)展,。其中包括 7 納米(7FF)制程將在 2018 年量產(chǎn),,而將用 EUV 及紫外光技術(shù)的 7 納米強(qiáng)化版(7FF+)也將在 2019 年初量產(chǎn),。甚至,更先進(jìn)的 5 納米(5FF)制程也將在 2020 年正式生產(chǎn),,而該制成節(jié)點(diǎn)也將會(huì)是臺(tái)積電第 2 個(gè)采用 EUV 技術(shù)的制程節(jié)點(diǎn),。

  根據(jù)臺(tái)積電的說(shuō)法指出,2018 年量產(chǎn)的 7 納米制程,,在年底前有 50 個(gè)以上的設(shè)計(jì)定案 (tap out),,其中包含了 CPU、GPU,、AI 加速芯片,、加密貨幣 ASIC 芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片,、游戲機(jī)芯片,、5G 通訊芯片、以及車(chē)用 IC 等等產(chǎn)品,。而 7 納米制程與兩世代之前的 16 納米(16FF+)制程相較,,能提供 30% 的效能提升,降低 65% 耗能,,閘極密度則能提高 70% 以上,。

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  至于,將制程提升到采用 EUV 技術(shù)的 7 納米強(qiáng)化版(7FF+)制程節(jié)點(diǎn)時(shí),,則能將閘極密度再提升 20%,、功耗再降 10%,不過(guò),,在效能上顯然沒(méi)有完全的提升,。原因是這新節(jié)點(diǎn)制程還不是完全的步驟,而且這些進(jìn)展都還需要使用新的標(biāo)準(zhǔn)單元 (standard cells) 來(lái)完成,。目前,,臺(tái)積電已經(jīng)將 7 納米強(qiáng)化版節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ) IP 進(jìn)行矽驗(yàn)證。但是,,其中的部分關(guān)鍵功能區(qū)塊還是要等到 2018 年底,,或是到 2019 年初才能達(dá)到完成階段,包括 28-112G serdes,、嵌入式 FPGA,、HBM2 與 DDR 5 界面。

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  而在到更先進(jìn)的 5 納米制程節(jié)點(diǎn)部分,,臺(tái)積電表示,,預(yù)計(jì)將在 2019 上半年展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn),并且以手機(jī)與高性能運(yùn)算芯片應(yīng)用為主要對(duì)象。臺(tái)積電進(jìn)一步強(qiáng)調(diào),,相較于不采用 EUV 技術(shù)的 7 納米制程來(lái)說(shuō),,5 納米制程的閘極密度號(hào)稱可提高達(dá) 1.8 倍,功耗預(yù)期降低 20%,、效能則是約增加 15%。而未來(lái)如果采用極低閾值電壓 (ELTV) 技術(shù),,在效能提升方面有可能達(dá)到 25% 的水準(zhǔn),。不過(guò),當(dāng)前臺(tái)積電并未提供 ELTV 技術(shù)的細(xì)節(jié),。

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  而就以上臺(tái)積電的說(shuō)明可以看出,,臺(tái)積電在接下來(lái)的先進(jìn)制程接點(diǎn)上,包括 7 納米加強(qiáng)版及 5 納米制程都將導(dǎo)入 EUV 技術(shù),,才有可能達(dá)到產(chǎn)品的品質(zhì)與生產(chǎn)目標(biāo),。因此,在臺(tái)積電投資超過(guò)新臺(tái)幣 7,000 億元于南科設(shè)立的晶圓 18 廠廠區(qū)中,,將會(huì)大量的導(dǎo)入 EUV 設(shè)備,。不過(guò),對(duì)此臺(tái)積電也坦承,,目前他們的 EUV 光源的平均每日功率水準(zhǔn)僅為 145 W,,不足以用于商業(yè)用途。而借由某些工具的輔助,,可使得 EUV 的功率提升至 250W,,而臺(tái)積電的目標(biāo)則是在 2019 年能將 EUV 的功率提升到能進(jìn)行大量生產(chǎn)的 300W 水準(zhǔn)。


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