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?臺(tái)積電:3nm工藝明年量產(chǎn)

2021-08-03
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 臺(tái)積電 3nm

  根據(jù)臺(tái)積電規(guī)劃,,位于南科的晶圓18廠第1,、2,、3,、4期是5nm生產(chǎn)基地,;其中,,第1,、2,、3期已經(jīng)開始量產(chǎn),,4期興建中,。晶圓18廠第5、6,、7,、8期是未來3nm生產(chǎn)基地。

  針對(duì)外傳南科3nm廠昨天開始裝機(jī)作業(yè),,臺(tái)積電表示,,不評(píng)論市場傳言,強(qiáng)調(diào)3nm廠依規(guī)劃時(shí)程進(jìn)展,,將如期于今年試產(chǎn),,明年下半年量產(chǎn)。

  3nm進(jìn)度超前,,2nm將轉(zhuǎn)向GAA晶體管

  在2021年國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC 2021)開場線上專題演說時(shí),,臺(tái)積電董事長劉德音指出,臺(tái)積電3納米制程依計(jì)劃推進(jìn),,甚至比預(yù)期還超前了一些,,3納米及未來主要制程節(jié)點(diǎn)將如期推出并進(jìn)入生產(chǎn)。臺(tái)積電3納米制程預(yù)計(jì)今年下半年試產(chǎn),,明年下半年進(jìn)入量產(chǎn),。

  劉德音在演說時(shí)雖未透露3納米進(jìn)度會(huì)超前多少,但此一消息仍令市場感到振奮,。

  劉德音董事長以「釋放創(chuàng)新未來(Unleashing the Future of Innovation)」為演說主題,,指出半導(dǎo)體制程微縮腳步并未減緩,,摩爾定律仍然有效,臺(tái)積電3納米比預(yù)期進(jìn)度超前,,至于2納米之后的電晶體架構(gòu)將轉(zhuǎn)向環(huán)繞閘極(GAA)的納片(nano-sheet)架構(gòu),,而極紫外光(EUV)技術(shù)可支援到1納米。

  劉德音指出,,半導(dǎo)體整合每踏出成功的一步,,都需要付出愈來愈多的努力,而半導(dǎo)體技術(shù)剛推出時(shí),,雖然只有少數(shù)人采用,,但是最后成果會(huì)是由大眾享受,「臺(tái)積電制程及制造能力可以讓世界上多數(shù)人受益」,。

  臺(tái)積電2020年推出5納米制程并進(jìn)入量產(chǎn),,與7納米相較,邏輯密度提升1.83倍,,運(yùn)算速度增加13%,,運(yùn)算功耗下降21%。臺(tái)積電預(yù)計(jì)2022年推出3納米制程,,與5納米相較邏輯密度提升1.7倍,,運(yùn)算速度提升11%且運(yùn)算功耗可減少27%。

  劉德音也提及EUV微影技術(shù)的重要性與日俱增,,他指出,,EUV雖突破芯片尺寸限制,能使用較少層數(shù)的光罩,,但產(chǎn)量仍是問題,。相較于過去采用的浸潤式微影技術(shù),EUV的功耗明顯提高,,為此臺(tái)積電已在350W激光光源技術(shù)上獲得突破,,可支援5納米量產(chǎn),甚至能支援到更先進(jìn)的1納米制程節(jié)點(diǎn),。

  臺(tái)積電基于量產(chǎn)上的考量,,5納米及3納米仍然采用鰭式場效電晶體(FinFET)架構(gòu),但在材料創(chuàng)新上有所突破,,在5納米制程導(dǎo)入高遷移率通道(HMC)電晶體,,將鍺(Ge)整合到電晶體的鰭片(fin)當(dāng)中,導(dǎo)線也采用新一代的鈷及釕等材料來持續(xù)挑戰(zhàn)技術(shù)限制,。至于2納米之后,,臺(tái)積電將轉(zhuǎn)向采用GAA的納米片架構(gòu),提供比FinFET架構(gòu)更多的靜電控制,,改善芯片整體功耗,。

  臺(tái)積電日前宣布將在日本成立研發(fā)中心擴(kuò)展3D IC材料研究,,劉德音也提及臺(tái)積電在新材料上的技術(shù)創(chuàng)新,包括六方氮化硼(hBN)已接近實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),,與臺(tái)灣學(xué)界團(tuán)隊(duì)合作成功以大面積晶圓尺寸生長單晶氮化硼等。他也指出,,系統(tǒng)整合是半導(dǎo)體未來發(fā)展方向,,Chiplet(小芯片)是能讓技術(shù)朝向正確方向發(fā)展的關(guān)鍵,而臺(tái)積電的SoIC先進(jìn)封裝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)3D芯片堆疊,。

  英特爾,、蘋果有望率先采用

  據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞近日獲悉,美國蘋果和英特爾正在測(cè)試臺(tái)積電新一代制程技術(shù),,兩家美國企業(yè)將成為臺(tái)積電3納米技術(shù)最早采用的客戶群,。

  這顯示當(dāng)美國政府正積極主導(dǎo)增加本土半導(dǎo)體制造時(shí),臺(tái)積電的技術(shù)領(lǐng)先能力使其依然在美國公司供應(yīng)鏈中扮演重要角色,。

  電路線寬越細(xì),,半導(dǎo)體的性能越高,但制造的難度和成本也將提高,。根據(jù)臺(tái)積電之前指出,,其3納米芯片與現(xiàn)在最尖端的5納米芯片相比,運(yùn)算性能提高10~15%,,耗電量則可以降低25~30%,。

  根據(jù)多位消息人士指出,蘋果與英特爾都在測(cè)試臺(tái)積電的3納米制程,,最快芯片產(chǎn)出時(shí)間將落在明年下半年至后年初,。首先搭載3納米制程的蘋果產(chǎn)品將是iPad, 至于明年上市的iPhone由于量產(chǎn)日程的原因,將采用5納米和3納米之間的4納米技術(shù),。

  據(jù)了解,,英特爾則至少開了兩個(gè)以上的3納米案子,包括個(gè)人計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)中心的中央處理器,。英特爾在過去數(shù)年由于自身半導(dǎo)體制程生產(chǎn)的延宕,,被競爭對(duì)手包括美國超威半導(dǎo)體公司(AMD)及英偉達(dá) (Nvidia) 奪走市場份額。產(chǎn)業(yè)人士表示,,英特爾比競爭對(duì)手率先采用臺(tái)積電的3納米制程,,在技術(shù)領(lǐng)先上或許可以收復(fù)失去的市場占有率,同時(shí)為自身爭取時(shí)間來重新成為晶圓制造技術(shù)的領(lǐng)先者,。英特爾的CEO曾表示他的公司跟臺(tái)積電的關(guān)系就是既競爭又合作,。

  對(duì)于自主設(shè)計(jì)和制造的英特爾來說,與臺(tái)積電的合作將發(fā)揮在自研走上軌道之前的過渡作用,。英特爾目前自主制造的7納米芯片量產(chǎn)時(shí)間推遲至2023年,,落后于臺(tái)積電和韓國三星電子,。采用10納米技術(shù)的最新服務(wù)器CPU的量產(chǎn)時(shí)程則從2021年底推遲至2022年第二季度。

  英特爾接受日本經(jīng)濟(jì)新聞的采訪時(shí)表示,,在其2023年的產(chǎn)品規(guī)劃當(dāng)中,,確實(shí)與臺(tái)積電有合作產(chǎn)出的CPU產(chǎn)品,但并未提及用何種制造技術(shù),。臺(tái)積電則表示不會(huì)就個(gè)別客戶的計(jì)劃置評(píng),,蘋果并未回復(fù)置評(píng)要求。

  



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