《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 其他 > 业界动态 > 集成电路产业发展遭遇瓶颈?这四家还能做到不落后?

集成电路产业发展遭遇瓶颈?这四家还能做到不落后?

2019-06-10

  集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量生产及设计创新的能力上。“XXnm”指标不仅能反映芯片的制造工艺,也直观的体现了集成电路信誉博彩娱乐网站的技术路线与发展战略。

  集成电路技术与摩尔定律

  提及信息技术包括集成电路在内的发展,总是回避不了“摩尔定律”这四个字——摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登?摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

  集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。芯片(chip)就是半导体元件产品的统称,是集成电路(IC,integrated circuit)的载体,由晶圆分割而成。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量生产及设计创新的能力上。

  芯片的制造工艺常常用XXnm来表示,比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm++制造工艺。所谓的XXnm指的是集成电路的MOSFET晶体管栅极的宽度,也被称为栅长。栅长越短,则可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶体管。

  集成电路技术发展路线

  2017~2018年是集成电路技术的高速发展时期。2017年是全球集成电路技术10nm节点的量产期;2018年则是10nm节点向7 nm节点的世代过渡期,是7 nm 技术进入量产的关键年。

  三星在2017年5月秀出7nm技术之后,于 2018 年下半年进入量产。台积电计划在2018年第二季度抢先实现7 nm 技术量产,格罗方德则宣布 2018 年年底才能进入量产。据台积电和三星的消息,高通2017年和2018年的7 nm 4G LTE芯片代工订单已由台积电拿下,2018年下半年试产的5G芯片则选择三星的7 nm EUV(极紫外光刻)制程生产。目前台积电几乎已经垄断了7nm 的全球代工市场,其中不仅包括高通骁龙 855(Snapdragon855),还加进了苹果A12等重磅大单,市场优势十分显著。

  7 nm技术如同28nm技术一样,也是一个长寿命节点。28nm技术是平面工艺的临界点。在28 nm时,不仅MOS晶体管结构仍然是平面型的,而且仍然可以采用图像的一次曝光技术。在28 nm 以下节点时,不仅 MOS 晶体管采用 Fin FET 结构,而且要采用两次图形曝光技术(DP),甚至三次或者四次图形曝光技术。而7 nm 技术又是由193 nm ArF浸没式光刻向 EUV(极紫外光刻)技术的转折点。集成电路技术在 28 nm 技术节点后出现了分水岭,跨过该节点后,台积电、英特尔、三星等都依照摩尔定律向16/14/10/7 nm Fin FET 技术前进,Fin FET  技术锁定在最先进技术的应用产品上,包括高阶处理器、人工智能(AI)、深度学习(Deep Learning)、云端服务器等应用。

  高昂的研发费用和指数式增长的产能投资使更多的半导体信誉博彩娱乐网站望而却步。目前可以进入16/14 nm及以下节点的全球半导体信誉博彩娱乐网站仅为 6 家,即英特尔、格罗方德、三星、台积电、联电和中芯国际。

5cfda2feec1ec-thumb.png

  2013~2019 全球逻辑 / 晶圆代工工艺技术发展路线图

  (资料来源:Companies,conference reports,IC Insights)

  全球领军集成电路信誉博彩娱乐网站发展战略

  1. 英特尔

  英特尔在2014年年底已开发成功14 nm Fin FET技术,并在2016年继续推出了第二代14 nm 技术 14 nm+。英特尔的改进型 14 nm+ 技术,实际上就相当于其他信誉博彩娱乐网站的 10 nm 技术。英特尔在 2017 年还推出了第三代 14 nm技术14 nm++。英特尔表示,14 nm 产品在2018年还会继续做下去。至于10 nm 技术,英特尔在2017年年底和2018年上半年选择小规模出货,2018 年下半年进入大规模制造。英特尔的10 nm 技术,其实与其他信誉博彩娱乐网站的 7 nm 技术相当。因此,英特尔在技术节点的定义上似乎显得落后,但英特尔工艺技术的实质水平并不落后。

  2.格罗方德

  28nm节点后的另一条技术路线是发展 FD-SOI 技术(全耗尽体上单晶硅技术),以格罗方德和三星为代表。严格地说,这两家信誉博彩娱乐网站在Fin FET和FD-SOI两条技术路线上都“押宝”。而FD-SOI技术非常适合于物联网、汽车电子、5G移动通信和射频连接等技术,其最大特点是低功耗。格罗方德在2015年发展14 nm Fin FET的同时,大力发展FD-SOI技术,推出了22FDX(22 nm FD-SOI)技术。2017  年,格罗方德的22FDX进入了量产阶段,成为意法半导体(ST)的策略伙伴。除此之外,目前已有上百家车用电子、5G 和物联网相关客户正在评估导入22FDX  技术,尤其看好其RF和低功耗的整合特性。格罗方德发展22FDX之路已经获得了国际大厂的肯定。

  3.三星

  2017年5月,三星首秀了7nm LPP(Low-Power  Plus)EUV工艺,该节点会引入EUV(极紫外光刻)技术,并拿下了高通的5G手机芯片订单。5G是下一阶段移动通信市场的热点,但5G 全球商用时间将落在2020 年。这意味着三星在比此更早的时间内将这项新工艺在良率上做到很好的控制,并进行量产。据三星报道,7 nm LPP EUV工艺与10 nm Fin FET工艺比较具有工序较少、良率较高的优点。芯片面积将缩小40%,性能将提高10%,功率将下降35%。在此新工艺的支持下,高通骁龙(Snapdragon)5G芯片组可减少占据空间的大小,让手机OEM信誉博彩娱乐网站有更多的使用空间,以增加电池容量或做薄型化设计,明显增进电池续航力。为了增加7 nm LPP EUV 工艺的产能,三星位于韩国华城市(Hwaseong)的7nm工厂已在 2017年5月动工,预计在2018年内量产。该工厂计划总投资为6亿兆韩元(相当于56 亿美元),工厂内安装 10 台EUV光刻设备,仅采购这些机台费用就达到4亿兆韩元(相当于37.5亿美元)。此外,三星还将公布建设6 nm晶圆生产工厂计划。

  4.台积电

  台积电 7 nm制程在 2018年第二季度抢先进入量产时,也积极导入 EUV 技术,以形成7 nm增强版制程,用于2019年的量产。此外,台积电还计划在2020 年将5 nm技术导入量产,以形成先进制程上的领先优势。为此,台积电投资5000亿元新台币在中国台湾南科园区建设 5 nm 技术的生产厂房(Fab18)。该项工程分 3 期实施。第 1 期厂房在2018年年初动工,预计在2019年风险试产,2020年正式量产。第 2 期厂房则在2018年第三季度动工,预计在2020年量产。第3期厂房则在2019年第三季度动工,正式量产日期则定在2021年,共3期厂房完成后满载年产能可能超过12英寸晶圆 100万片。台积电为保持技术的领先地位,已经针对3nm技术投入了几百名研发人员和大量的相关研发资源,预计 2020年进行试产,预计台积电3nm 技术研发及产能建设的总投资大约为 7  500亿元新台币(约合1 640亿元人民币)。