近日,,多款采用4nm制程芯片的手機(jī),,被用戶吐槽存在發(fā)熱量高和功耗高等方面的問題,。據(jù)了解,,此次涉嫌功耗過熱的三款頂級手機(jī)芯片,,分別是高通驍龍8 Gen 1,、三星Exynos 2200、聯(lián)發(fā)科天璣9000,,均為目前各廠商高端芯片的代表,。同時,天璣9000的生產(chǎn)商為臺積電,,Exynos 2200和驍龍 8 Gen 1的生產(chǎn)商三星,,為排名前兩位的芯片代工制造商。
去年,,高通正式推出了驍龍8 Gen1以及驍龍7 Gen1處理器,,都是基于4nm打造的全新手機(jī)芯片,主要針對旗艦以及中端手機(jī)市場,,但礙于豬隊(duì)友三星4nm工藝的不成熟,,導(dǎo)致這兩款芯片在市場上并不受待見,而驍龍7 Gen1更是只出了兩款機(jī)型,。
但最新消息顯示,,高通或有意開發(fā)全新基于4nm工藝制程的低端芯片組,以全面接替驍龍600系列芯片組,。目前,,關(guān)于驍龍6 Gen1的參數(shù)遭到曝光,其完整規(guī)格和參數(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在網(wǎng)上,,這款芯片或?qū)⑷娼y(tǒng)治低端機(jī)市場,。
根據(jù)已有信息,驍龍 6 Gen 1 將基于 4 nm工藝制造,,型號為 SM6450,,采用高通 Kyro CPU,頻率最高可達(dá) 2.2GHz,。此外,,驍龍 6 Gen 1 還支持 USB 3.1 和高達(dá) 12GB 的 LPDDR5 內(nèi)存,頻率高達(dá) 2750MHz,。在網(wǎng)絡(luò)方面,,該芯片組將采用驍龍 X62 5G 基帶,提供 5G 毫米波和 6GHz 以下頻段支持,。這款芯片支持高達(dá) FHD + 分辨率的 120Hz 刷新率顯示屏,,WiFi 方面將支持高通 FastConnect 6700 WiFi 6E,并且還將支持藍(lán)牙 5.2,。
在攝像頭方面,,該芯片支持 1300 萬像素的三攝像頭組合、2500 萬 + 1600 萬像素的雙攝像組合,,以及 4800 萬像素的單攝像頭,,還將支持 30FPS 的 4K HDR 視頻拍攝和 270p 分辨率,、240FPS 的慢動作視頻拍攝。據(jù)悉,,驍龍6 Gen1可能會隨驍龍8 Gen2芯片組一起推出,,而驍龍8 Gen2將可能于年底正式到來,該芯片將同樣由臺積電代工,,采用4nm制程工藝打造,,并將繼續(xù)采用1+3+4的三叢集架構(gòu)設(shè)計,CPU將由一顆超大核,,三顆大核以及四顆高能效核組成,而超大核可能是ARM Cortex X系列,。
未來芯片制程仍將繼續(xù)向3nm甚至2nm延伸,,人們也在積極考慮如何解決漏電流所導(dǎo)致的功耗與發(fā)熱問題,包括更換新材料,、采用新架構(gòu)——GAA(環(huán)繞式柵極)結(jié)構(gòu)等,,以期打破長久以來存在的漏電“魔咒”。
在材料方面,,趙超介紹,,采用具有高介電常數(shù)的柵介質(zhì)材料替代原本的二氧化硅材料,可有效解決短溝道效應(yīng)造成柵極漏電的問題,。而二氧化鉿屬于高介電常數(shù)的材料,,以二氧化鉿來替代二氧化硅作為柵介質(zhì)材料,可有效提高介電常數(shù),,減少漏電情況,,并有效增加電容荷電的能力。
8月30日,,臺積電總裁魏哲家在2022年臺積電技術(shù)論壇上表示,,3nm即將量產(chǎn),時間就在2022年下半年,。
受到疫情影響,,臺積電技術(shù)論壇已經(jīng)有兩年未曾舉辦,時隔兩年重新舉辦的論壇帶來了臺積電3nm芯片的最新進(jìn)展,。
“如果有手機(jī)的客戶當(dāng)下采用3nm芯片,,明年產(chǎn)品就能問世?!迸_積電副總監(jiān)陳芳在今年8月18日2022南京世界半導(dǎo)體大會的間歇上對經(jīng)濟(jì)觀察報表示,。
9月1日,三星電子對經(jīng)濟(jì)觀察報表示,,期待在2024年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),,目前該計劃正照常推進(jìn),。
3nm是目前芯片的一種工藝制程,指芯片中一根晶體管源極和漏極(通俗指的電路正負(fù)極)之間的距離,,電子像水流一樣從源流到漏,,中間僅有納米級的間距,而一塊先進(jìn)工藝芯片內(nèi),,通常有數(shù)億個的晶體管且排布復(fù)雜,,越先進(jìn)的工藝生產(chǎn),芯片越微縮,、晶體管越密集,,芯片的性能也越強(qiáng)。
由于在22nm節(jié)點(diǎn)上引用FinFET技術(shù),,將晶體管以3D形式排步,,芯片的工藝無法只用納米來衡量,但業(yè)內(nèi)仍保留了這個稱呼,。
量產(chǎn)終點(diǎn)逼近,,圍繞3nm節(jié)點(diǎn),全球巨頭們的競賽正在激烈進(jìn)行,。
臺積電壟斷了全球75%以上的晶圓代工先進(jìn)工藝市場,,在先進(jìn)制程上,客戶無法找到臺積電的替代品,,這也賦予了臺積電更強(qiáng)的議價能力,,如今在3nm上,三星電子是最有希望做出臺積電競品的公司,,這讓客戶有了第二個選擇,。三星電子背后的韓國政府,正在對半導(dǎo)體制造業(yè)給予更多資金和技術(shù)的支持,。
在上述兩家巨頭外,,英特爾也計劃重返3nm戰(zhàn)場,英特爾在今年4月表示,,Intel3(約合7nm)將于2023年下半年量產(chǎn),。該公司的新任首席執(zhí)行官基辛格上任后,啟動了IDM2.0計劃,,試圖重返半導(dǎo)體代工業(yè)務(wù),。
臺積電在財報會中稱3nm是一個龐大而持久的節(jié)點(diǎn)。
在摩爾定律的主導(dǎo)下,,芯片制程延著14nm-7nm-5nm-3nm的路徑不斷迭代,,在相當(dāng)長的時間中,這似乎是一個顛撲不破的產(chǎn)業(yè)規(guī)律,。
但3nm這一節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)了不同的特征,,這個節(jié)點(diǎn)的研發(fā)和生產(chǎn)的成本極高,,這也增加了供應(yīng)商和客戶的風(fēng)險,所有的玩家極力地在先進(jìn)技術(shù)與成本之間尋求平衡,。而其所處的半導(dǎo)體行業(yè)則處于周期拐點(diǎn)之上,,消費(fèi)電子下行,智能手機(jī)對先進(jìn)芯片的牽引力出現(xiàn)不足,。
6月13日,,長電科技同樣表示,公司一直與不同的晶圓廠在先進(jìn)制程的硅節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行合作并與行業(yè)內(nèi)大客戶開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目開發(fā),,現(xiàn)已具備5/7nm晶圓制程的量產(chǎn)能力并支持客戶完成了高性能運(yùn)算芯片和智能終端主芯片產(chǎn)品的量產(chǎn),。
這三大企業(yè)的封測能力早就進(jìn)入到了5nm,昨天長電科技在互動平臺表示,,公司已經(jīng)可以可以實(shí)現(xiàn)4nm手機(jī)芯片封裝,,以及CPU,GPU和射頻芯片的集成封裝,。
在芯片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,有三個主要環(huán)節(jié),,分別是設(shè)計,、制造、封測,。以前的芯片企業(yè),,需要自己搞定這三個環(huán)節(jié)。但現(xiàn)在眾多的芯片企業(yè),,均只負(fù)責(zé)中間的一個環(huán)節(jié),,大家分工合作。
比如蘋果設(shè)計芯片,,臺積電制造芯片,,長電科技封測芯片,大家分工合作,。由于是分工合作的,,所以廠商們競爭就非常激烈,誰的技術(shù)最牛,,誰的訂單就不斷,。比如制造方面,臺積電最牛,,所以它一家就拿下了全球55%+的代工訂單,。而在封測上面,臺灣省的日月光最牛,,所以它全球第一家,,一家就拿下了全球30%左右的封測訂單,,關(guān)鍵是日月光的很多技術(shù)非常領(lǐng)先。
不過好在,,中國大陸的封測企業(yè),,也是相當(dāng)爭氣的。全球Top10的封測企業(yè)中,,中國有3家上榜,,分別是長電科技,通富微電,、華天科技,,分別位列全球第3、5,、6名,。
從技術(shù)上來看,大家相差不是特別遠(yuǎn),,去年的時候,,三家廠商就表示,已經(jīng)能夠封測5nm的芯片,,與全球頂尖水平基本一致,。
而近日,長電科技在自己的官微上發(fā)文表示,,公司在先進(jìn)封測技術(shù)領(lǐng)域又取得新的突破,,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)4納米(nm)工藝制程手機(jī)芯片的封裝,以及CPU,、GPU和射頻芯片的集成封裝,。
目前三星表示已經(jīng)量產(chǎn)3nm芯片,但3nm芯片還沒有真正的亮相,。所以4nm芯片就是最先進(jìn)的硅節(jié)點(diǎn)技術(shù),,而手機(jī)芯片又是4nm芯片中最具代表性的,比如高通驍龍8+,、天璣9000等,,都是4nm工藝。
所以長電科技表示能夠封測4nm手機(jī)芯片,,也就意味著其封測技術(shù)達(dá)到了最頂尖的水平了?
當(dāng)然,,封測達(dá)到4nm,大家也不必太高興,,畢竟封測是這三個環(huán)節(jié)中門檻最低的,,又不是制造達(dá)到了4nm,如果制造達(dá)到了4nm,那就是真的牛了,。
近期中國芯片企業(yè)在4nm封裝技術(shù)上的突破,,讓各方議論紛紛,認(rèn)為最關(guān)鍵的還是芯片制造工藝的突破,,4nm封裝技術(shù)的突破沒有太大意義,,顯然這是一個錯誤的看法,對于中國芯片制造來說這是一條由易及難的捷徑,,最終實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈突破,。
封裝技術(shù)其實(shí)也是芯片制造的一個重要環(huán)節(jié),它需要將芯片從一整片晶圓中挑選出合格的芯片,,然后再將這些芯片與外部電路連接起來,,這樣芯片才能正常工作,然而如隨著工藝的提升,,晶體管越來越小,,晶圓的導(dǎo)線間距也越小,其技術(shù)難度也是越來越大,。
國產(chǎn)的4nm芯片封裝技術(shù)還是一項(xiàng)多維異構(gòu)芯片封裝技術(shù),,即是將多種類型的芯片封裝在一起,如此更考驗(yàn)封裝企業(yè)的技術(shù),,封裝企業(yè)需要熟悉不同芯片的構(gòu)造,,了解不同芯片的電氣性能,在準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)不同芯片的互聯(lián)互通同時確保兼容性,,這更是一項(xiàng)高難度的技術(shù)。
芯片封裝還是向先進(jìn)工藝發(fā)展的途徑之一,,中國臺灣的芯片產(chǎn)業(yè)如今已居于全球頂尖水平,,然而早年它們也是從封裝技術(shù)開始,通過接收美國芯片的封裝業(yè)務(wù)外包,,逐漸了解芯片的構(gòu)造,,積累技術(shù)和人才,然后再進(jìn)入芯片制造,。
封裝已成為芯片產(chǎn)業(yè)鏈的一大產(chǎn)業(yè),,全球前十大封裝企業(yè)中有九家位居亞洲,中國大陸和中國臺灣更是占據(jù)了其中的大多數(shù),,如今美國芯片行業(yè)也已認(rèn)識到封裝技術(shù)的重要性,,正計劃重新拾起封裝產(chǎn)業(yè),這也體現(xiàn)了封裝環(huán)節(jié)的重要性,。
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