耗能低 近7nm工藝 中芯國際N+1晶片是什麼?

10月12日有媒體稱,中芯國際 FinFET N+1先進工藝的晶片流片和測試,所有IP全自主國產,功能一次測試通過。受惠N+1技術突破消息,中芯國際股價全日大升11.5%,收報20.6元,成交額29.9億元。在今年9月下旬,中芯國際再度對外回應稱,第二代FinFETN+1工藝已經進入客戶導入階段,有望於2020年底小批量試產。

根據中芯國際聯席CEO梁孟松博早前公佈的資訊顯示,N+1(相當於8nm)工藝和現有的14nm工藝相比,性能提升了20%,功耗降低了57%,邏輯面積縮小了63%,SoC面積減少了55%。從邏輯面積縮小的數據來看,與7nm工藝相近。相比臺積電7nm性能提升了35%,性能上還是有一點差距的。

什麼是FinFET

FinFET稱為鰭式場效應電晶體(Fin Field-Effect Transistor),是由美籍華人科學家胡正明教授提出的,其中的Fin在構造上與魚鰭非常相似,所以稱為「鰭式」,而FET的全名是「場效電晶體」 。FinFET是一種新的互補式金屬氧半導體(CMOS)電晶體,源自於傳統標準的電晶體—「場效電晶體」的一項創新設計。

最早使用FinFET工藝的是英特爾,他們在22納米的第三代酷睿處理器上使用FinFET工藝,隨後各大半導體廠商也開始轉進到FinFET工藝之中,其中包括了臺積電16nm、10nm、三星14nm、10nm以及格羅方德的14nm。

什麼是N+1

2019年第四季度,中芯國際實現了14nm制程工藝的量產,該工藝可以滿足國內95%的晶片生產。

其中的多重曝光是目前主流的FinFET製造工藝。它的原理就是先pattern一批80nm精度的圖樣,然後再交錯多重曝光一批80nm精度的圖樣;在兩次光刻之後,就可以將精度提升到40nm。

中芯N+1接近7nm制程工藝,相比目前市場上的7nm性能能要低10%。現在的方式就是使用DUV多重曝光來解決,通常生產7nm工藝晶片至少得曝光4次,相比EUV光刻機只要一次即可,這種生產方式顯然效率較低,成本也更高,包括晶片的良品率也會大幅降低。

沒有EUV光刻設備,如何突破7nm工藝的呢?

中芯國際早在2018年就成功預定了一臺荷蘭ASML的7nm EUV光刻機,本打算借助EUV光刻機,攻破7nm工藝,但是因為“失火”延期交貨,後來因為美國方面的阻撓,導致許可證到期,中芯國際至今未收到EUV光刻機。

中芯國際採用跟臺積電一樣的發展史,第一代低功耗的N7, 第二高性能的N7P﹐第三代EUV工藝的N7+。

臺積電前2代也是用荷蘭ASML深紫外光微影系統(DUV),到了N7+工藝才需要使用了極紫外光微影系統(EUV)光刻機。所以中芯國際最多能發展到N+1、N+2工藝﹐到了第三代N7+就一定要用到EUV,暫時中芯不能生產,除非能買到ASML 最新EUV。

中芯N+1流片成功,令其先進制程工藝已經追過格羅方德(GlobalFoundries),只是比臺積電和三星差,進入世界最先進制程行例。

高盛最新報告指,受累於美國對華為和中芯國際限制生效,料中芯國際從本季度開始華為訂單收入將歸零。中芯挑戰才剛開始,小編只能引用華為的話鼓勵鼓勵,【沒有傷痕累累,哪來皮糙肉厚,英雄自古多磨難】。

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