晶圆代工厂的未来:台积电们如何找出路?

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来源:本文由半导体行业观察翻译自extremetech,谢谢。

在 过去几年中,三星,台积电和GlobalFoundries们在竞争激烈(还是非常昂贵的)代工业务中都饱受争议。即使是曾经坚持按照自己的步伐前进的英 特尔公司也已经采取了行动。随着每个新节点的成本上升,首要需求也增加了。打破新节点的第一家公司往往会获得许多利润丰厚的合同。在过去二十年的大部分时 间里,纯粹的代工厂市场一直由台积电主导,但是三星在这一过程中击败了其台湾竞争对手(台积电)的14nm工艺,并且大赚了一笔。

Anandtech 已经全面讨论了每个代工厂如何接近下一代摩尔定律,他们打算部署的技术,以及哪些公司将会推出哪些节点技术(以及在什么时间落地)。整个文章绝对值得一 读,特别是如果您想了解三星的低功耗工艺与台积电相比的具体细节。这是一次非常精彩的深度挖掘。我们将继续关注焦点问题,如下图所示:

自动Anandtech公布的数据表格

让 我们按顺序梳理一下。GlobalFoundries将在未来12个月内继续使用14LPP,但预计到2018年底,GF将开始大规模生产7nm。HVM 与消费产品不一样;。从生产开始,他们可能需要4到7个月的时间才能真正进入市场。7nm DUV(常规193nm光刻技术)应该在2018年下半年开始,而GF则希望在2019年之前完成EUV和7nm布局。

我们以前讨论过英特尔的代工计划(下面的幻灯片有其他细节),以及它的10nm技术与三星和台积电的10nm技术有什么不同:

英特尔今年将开始推出10nm移动设备,但它的台式机和HEDT预计将继续使用14nm技术。今年下半年至2018年,第三代14nm ++将首次亮相。英特尔还没有对EUV发表任何具体声明,不过该公司暗示,它可能不会在5nm节点之前引入这项技术。

自动上图总结了英特尔对不同流程节点有不同的指标要求的原因。 即使与“其他”14nm节点相比,其晶体管密度仍然高1.23倍。 注意:我们不知道三星或台积电的哪些具体流程节点与英特尔的产品进行了比较。

自动英特尔关于延续摩尔定律的论据是,它的10nm晶体管密度将比以往任何一代的14nm晶体管密度有更大幅度的提升。

自动与上一张幻灯片相同,但原始数字为晶体管密度而不是缩放点。

自动就晶体管栅极间距而言,20nm和第一代的14nm / 16nm节点与Intel的22nm节点大致相当。后来的14 / 16nm产品在该指标上有所改善,但仍然落后于英特尔三年的节点。

自动与英特尔相比,纯代工厂在金属间距扩展方面的表现相对较好,但是它们仍然与英特尔的14nm不匹配,这使得其瞄准了10nm技术。再次,它们预计将部署接近Intel 14nm技术的10nm节点。

自动一旦生产10nm产品,纯代工业务就会超过英特尔的14nm晶体管密度,但英特尔认为其10nm密度将会明显好转。

自动这 张幻灯片上有两件有趣的事情。 首先,它证实了Intel 将部署一个14nm ++节点,如之前所传闻的那样,其第一代10nm将不能提供相同的性能。 今天的Kaby Lake客户将不得不等待10nm ++,预计从现在到2020年,可以看到晶体管级性能改进超过Kaby Lake所提供的性能。

samsung – tsmc的配对是有趣的。TSMC在10nm制程中似乎有更好的表现,他们还计划在2018年将2017年的10nm转到4nm制程。相比之下,三星则计划在多代产品上保持10nm的水平。

由于新工艺节点变得更加难以追逐,每个代工厂都采用了各种方法来定义节点的收缩。这在英特尔公司是最明显的,其10nm节点预计将相当于台积电7nm。

三星的EUV似乎没有那么早。他的8LPP将是一个8nm节点,采用传统浸没式光刻技术来构建,而其7nm节点将在2019 – 2020年引入EUV,并使用CLN7FF +节点。

自动三星的Austin代工厂

EUV准备好了吗?

评 估这些路线图时,要注意两点。 首先,EUV(超紫外线光刻技术)仍然是一个主要的变量。台积电,GlobalFoundries和英特尔都想引入EUV,因为它具有超过我们今天所能看 到的双重、三重和四重图案的巨大潜力。问题是EUV的部署成本非常昂贵,并且目前并未达到其需要达到的性能目标,它需要成为193nm光刻的可行替代品。

需 要注意的第二点是,我们不知道任何一家公司的执行情况如何,我们也不能仅仅根据他们的任意编号来对节点进行比较。当台积电成为市场的唯一,我们很容易将他 们的65nm与45nm,或90nm与65nm进行比较。现在,情况更加混乱了,每个节点都经过了多次修改,而且每个公司都采用自己的命名方案。

英特尔,台积电和GlobalFoundries都开始采用同一个节点的国歌版本技术,这说明继续提供一致的性能提升有多困难。十年前,在单个工艺节点上不断迭代的想法没有任何意义。今天,它已经变得非常普遍。

我 怀疑(虽然不能证明)这不仅仅是通过这一个工艺进行调整的代工节点。这有一个多步骤的学习过程,其中,代工厂调整其技术,以更好地匹配给定类别的设备所需 要的特性,而设备制造商(Qualcomm,Intel,AMD等)的开发人员调整其设计以更好地匹配该工艺。这个过程长期以来被认为是英特尔最大的优势 之一,在与纯粹的代工厂进行比较时,其退出平板电脑和智能手机市场的决定基本上不予考虑。



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