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(收购电子料)为什么中芯国际量产14nm制程芯片的意义特别重大_
时间: 2022-03-19 20:28 浏览次数:
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文 | 黄天然

“中国芯”(收购电子料)

迎来技术新突破。

中芯国际近日表示,通过加大研发投入,14nm制程工艺芯片已经实现量产,并将于2021年正式出货。

继去年8月中芯国际首次宣布14nm芯片研发成功,到如今超预期实现量产,良率高达95%。这标志着中芯国际正式赶超台积电南京12寸厂的16nm制程工艺,追平台联电14nm制程工艺,正式跻身全球晶圆先进制程工艺代工厂的行列,这是中国半导体发展史上的重要里程碑。

14nm意味着什么?

所谓芯片“nm”的制程数值,指的是每一款芯片中最小的栅极宽度。

在芯片上数十亿个晶体管结构中,每个晶体(收购电子料)管中电流从 Source(源极)流入 Drain(漏级),而其中的Gate(栅极)相当于闸门,主要负责控制两端源极和漏级的通断。而栅极宽度决定了电流通过时的损耗,栅极越窄、功耗越低,性能越高。

芯片制程工艺的具体数值,是评价移动设备性能的关键指标。每一款旗舰手机的发布,(收购电子料)通常都与芯片性能的突破息息相关。

以高通在2018年年底发布的骁龙855芯片为例,它采用的是7nm制程工艺,集成超过60亿个晶体管,比高通在2017年第一季度推出的骁龙835(10nm制程工艺)上的30亿个晶体管数量多了1倍,性能大涨了55%,而芯片体积几乎未变,比直径约1.9厘米(收购电子料)的一美分硬币还小。

高通骁龙820、835、855与一美分硬币对比

目前,许多厂商的主流旗舰机型如三星S10、OPPO Reno和小米9等等都应用了该款芯片。

对于芯片厂商而言,缩减制程数值是它们不遗余力去实现的目标。但是,当栅极宽度逼近20nm时,就会遇到新的技术瓶颈,导致研发(收购电子料)难度和成本急剧上升:由于栅极过窄,对电流控制能力急剧下降,二氧化硅绝缘层会变得更薄,容易导致电流泄漏。因此,就需要光刻设备、绝缘材料、芯片栅极改制、FinFET 3D等新技术新工艺以突破技术壁垒。

从制程工艺的发展情况来看,从28nm到14nm是一道分水岭,随(收购电子料)着摩尔定律逐步失效,制作更先进制程的芯片需要更长周期,业界至此也开始两极分化为具备先进制程或是传统制程的不同技术能力。

全球六大IC晶圆厂制程演进表

在全球半导体业中,能实现14nm工艺节点的企业不到10家,包括英特尔、三星、台积电、格罗方得、联电、东芝、海力士、美光等。

中芯国际14nm(收购电子料)芯片实现量产,获得的是成为全球晶圆先进制程工艺代工厂的入场券。至此,“中国芯”距离当前已经量产的最先进制程7nm仅相差两代,产品差距缩小到四年之内。

四年实现技术飞跃

作为中国大陆规模最大的(收购电子料)集成电路芯片制造企业,中芯国际在2015年成功量产了28nm制程工艺芯片,并在短短四年实现了从28nm到14nm的飞跃,而台联电为此耗费了整整5年。

技术快速迭代,与中芯国际的高投入密切相关。2018年,中芯国际向荷兰ASML订购了一套EUV设备(极紫外线光刻机),据传是当时最(收购电子料)昂贵和最先进的芯片生产工具,价值高达1.2亿美元,2019年初,这一设备已经如期交付。

据ASML官网介绍,这台价值1.2亿美元的设备,能够支持精细到5nm工艺节点的批量生产,拥有每小时155片的300mm尺寸晶圆雕刻能力。这为中芯国际成功实现14nm量产提供了关键设备支撑。在(收购电子料)顶尖光刻设备的加持之下,可以想见,中芯国际距离12nm、10nm甚至7nm的时代也不会太遥远。

另一个让中芯国际实现四年快速技术跨越的关键,在于“灵魂人物”新任联席CEO梁孟松。

梁孟松曾经带领台积电和三星分别突破了28nm以及14nm大关。在台积电的17年中,梁孟松为台(收购电子料)积电创造了500项专利,对于台积电每一世代制程项目,梁孟松都是作为参与者或者负责人。2011年,梁孟松以研发部总经理、圆晶代工副总的身份加入了三星半导体。在他加入三星之后,三星在2015年早于台积电达成了14nm技术成就,并借此获得了代工苹果A9芯片的订单。

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