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14nm芯片已经够用,为什么还要做7nm芯片,没光刻机卡住了?芯片为什么没有4纳米

作者:五金加工
文章来源:本站

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  台积电5nm芯片已经在今年第一度开始了量产,7nm技术已经开始落后了。当然5nm不会是终点,3nm芯片预计在2022年开始量产。

  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。

  芯片本质上就是一块集成电路,里面的晶体管是集成电路的核心。制程越小,意味着晶体管的体积越小,芯片中集成的晶体管的数量也就越多,芯片的性能也就越强。

  由于手机内部空间十分狭小,留给每种元器件的空间就很小,即使是最核心的手机芯片也没有太多的空间供其占用。在体积受限的情况下,想要提高芯片的性能,只能通过采用更先进制程工艺的办法来解决。

  另外,手机电池的容量比较小,所以对芯片的功耗水平要求比较高。制程技术的进步,可以明显降低芯片的功耗水平。

  电脑内部空间和电池容量巨大,甚至台式机可以直接连接电源,所以对芯片制程的要求就没有那么高。

  实事求是地讲,现阶段手机芯片的性能已经处于严重过剩的状态,那些头端APP对芯片的性能要求并不高,14nm/16nm芯片的手机运行起来也毫无压力。

  此外据台积电2022年财报显示,台积电7nm以上制程芯片的代工收入站台积电总收入的占比还保持在6成以上,可见最先进工艺的芯片并不是全球芯片市场的主流。即使5nm工艺成熟,7nm工艺业仍将在未来很长的一段时间内占据芯片制造市场的主力位置。

  芯片的制造过程是十分复杂,竟然有5000多道工序。上文已经提到,芯片的性能取决于芯片的制程,而芯片的制程是由光刻机决定的,可见光刻机在芯片生产过程中起到了多么重要的作用。

  现阶段,世界上最先进的光刻机是EUV光刻机,荷兰的ASML公司垄断了全球的EUV光刻机市场。光刻机是我国在半导体制造设备领域,与世界先进水平差距最大的:EUV是制造5nm及以下工艺芯片的必备条件,而国产的光刻机只能达到90nm水,明年28nm光刻机才可以投入使用。

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  文/小伊评科技

  这个问题问的一度让笔者感觉到无从下笔。正如题主所说的那样,在14nm制程下的芯片却是已经完全够用了,譬如骁龙821处理器就是基于14nm制程下的产物,其性能表现放眼当下也依旧是够用的,就算是拿来玩游戏也没什么太大问题,笔者自用的锤子M1L目前也还在服役中,而且不要忘了采用14nm制程的骁龙660也依旧活跃在千元手机中。

  那么既然如此,我们为什么还要追求高性能的芯片呢?原因也很简单,因为人类的欲望是无止境的,而欲望和懒惰恰恰就是推动科技进步的原始驱动力。

  高性能的芯片可以带来更加顺畅跟手的系统操作体验,可以带来更好的游戏体验以及更多的功能。所以说,只要人类存在一天,芯片的性能增的增长势头就不会停歇,而制程恰恰就是保证芯片性能的一个前提要素。

  如果我们把芯片拆开来看的话里面就是由一大堆晶体管、电阻器、以及电容器所构成的微小电子元器件元件所组成的。芯片之所以能够拥有计算能力,本质上就是因为这些电子元件进行电流的关闭和开放来执行的,所以说底层的硬件语言都是0和1,所有复杂的操作最后都是转化为这种基础的二进制语言来实现的。

  而被我们所熟知的所谓14nm制程,10nm制程,7nm制程本质的上指的就是这些微电子元器件的大小,工艺越先进,这些微电子元器件的体积就越小,那么在单位面积中所能容纳的电子元器件的数量也就更多。譬如就拿7nm+EUV工艺的A13来说,其内部就包含了85亿个晶体,作为对比,采用10nm工艺的A11处理器内部只有43亿颗晶体管,差距基本达到了两倍。并且随着晶体管提及的缩小,还能够减少晶体管的电容,从而使CPU整体的时钟周期加快,提高频率。可以不客气的说,芯片性能和工艺是呈正相关的关系的。

  另外还有一个方面,工艺越高,芯片之间的内阻就会越小,从而可以让单位性能下的能耗更低,这也就是为什么工艺制程越好的芯片发热和耗电量也更低的原因所在。

  

14nm芯片已经够用,为什么还要做7nm芯片,没光刻机卡住了?芯片为什么没有4纳米

  目前活跃在市场上性能最强的采用14nm工艺的芯片是联发科的G90T(台积电12nm工艺本质上是14nm工艺的改良版),这款芯片几乎可以代表了当下14nm工艺下芯片性能的巅峰水准,那么够用吗?确实够了,但是并不好用,联发科G90T的功耗以及发热表现是比较差劲的,在长时间进行中大型软件的时候会出现降频等情况出现,核心的原因就是受到了工艺的桎梏。

  并且这还是在其配备的只是4G基带的情况下,如果换装为5G基带的话,其性能以及功耗发热表现还会大打折扣,除非有新的材料可以替代硅元素,否则的话以目前的势头来看,采用14nm打造的5G SOC要么只能依靠外挂基带要么最多也就只能达到骁龙660的水准,而现在骁龙660几乎已经无法流畅的运行一些大型单机游戏。

  总的来说14nm下的芯片却是够用但是并不好用,所以我们绝对不能止步于前,大力发展芯片产业努力追上国际先进水准才是未来的王道。

  

14nm芯片已经够用,为什么还要做7nm芯片,没光刻机卡住了?芯片为什么没有4纳米

  end 希望可以帮到你

  提高速度,节约能源,提高集成度!

  7nm制程芯片都不够用,更何况是14nm制程芯片?

  华为、苹果已经向台积电下了5nm制程芯片订单了!

  台积电也已经具备了5nm制程芯片量产能力,估计下半年会交付5nm制程芯片给华为、苹果!

  当华为、苹果发布搭载5nm制程芯片的手机时,7nm制程芯片大都会变成中端手机芯片,12nm制程芯片也就变成了低端芯片;估计绝大部分智能手机厂商发布新机时,大概率是不会搭载14nm制程芯片了!

  “学如逆水行舟,不进则退!”

  在芯片制造领域,也是容易陷入一步慢步步慢的境况,怎敢止步于14nm制程芯片呢?

  从个人使用的角度来看,14nm制程芯片能够满足大部分人使用了;

  可当一个人用惯了搭载7nm制程芯片的手机后,有几个人还愿意用回14nm制程芯片手机?

  除非华为被美国商务部打压地走投无路,只能发布搭载14nm制程芯片的手机了,很多人才会用回14nm制程芯片手机!

  除了智能手机芯片以外,5G设备、AIOT智能终端产品的芯片,14nm制程工艺已经能够满足大部分需求了,不需要都追求7nm制程!

  台积电是荷兰阿斯麦ASML的股东之一,持股3%左右,具有EUV光刻机的优先采购权,不缺EUV光刻机;

  中芯国际向阿斯麦ASML订了一台EUV光刻机,至今未收到货,难以推进到7nm制程工艺!

  虽然中芯国际短时间内难以突破到7nm制程工艺,但是可以在一两年内实现12nm制程工艺!

  咱们不仅要努力做出7nm芯片,将来还要做出3nm制程、2nm制程芯片!

  绝不能后退,否则就要一直被“卡脖子”!

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  为什么7nm如此重要

  旗舰移动芯片组已经使用10nm FinFet制造了两年了。7nm是下一个缩小的工艺,由于晶体管特征尺寸较小,因此可以改善硅面积和功率效率。需要权衡的是制造7nm芯片所需的技术变得越来越昂贵,芯片设计成本也越来越高。这也标志着向芯片的极紫外光刻技术(EUV)的生产转移的开始,这需要对新技术进行大量投资,并且必须将其制造到5nm及以下。

  GlobalFoundries最近宣布,由于这些成本而放弃了对7nm的追求,而倾向于改进其流行的12nm和14nm技术。三星今年将通过其7nm技术直接转向EUV。与此同时,台积电正在利用现有的193nm波长技术构建其首批7nm芯片,然后于2022年初推出其7FF + EUV工艺。

  追求尖端也要付出代价。华为的海思半导体已经在其7nm开发工作中投入了至少3亿美元。请记住,海思半导体是一家无晶圆厂的半导体开发商,因此EUV生产线的成本要高得多。

  由于成本高昂,高通和联发科将7nm芯片推迟到2022年。但是据我所知,高通公司的7nm 骁龙芯片公告仍在2022年底发布,该公司已经在对该芯片进行采样。无论如何,联发科目前对高性能市场不太感兴趣。因此,请谨慎对待这些谣言。

  三星保留了独特的优势,因为它是唯一能够构建自己芯片的设计人员(英特尔之外)。有传言称这是一款7nm Exynos,编号是9820。我们预计这将 与7nm 高通骁龙版本一起及时出现在Galaxy S10上,但这很可能取决于其尖端EUV工艺的可用产量。

  台积电预计,与目前高端处理器中的10nm芯片相比,其7nm FF + EUV的功率将降低40%,面积减少37%。三星对性能的期望与之相似。这些是我们日益渴望动力的高性能智能手机的显着胜利,因此所有大型芯片公司都希望采用该技术。

  仅有两家晶圆厂准备为2022年初产品及时生产7nm组件,AMD,Apple,海思和高通骁龙等无晶圆厂芯片设计师正忙于为其下一代产品争取交易。

  苹果通常有足够的资金来确保其最新iPhone的必要份额,其7纳米A12芯片预计将于9月中旬出现。台积电是苹果的制造商选择,AMD和华为也都在跟这家公司进行合作。高通公司还与台积电合作开发了最后两款芯片,据报道今年将再次与它们合作。

  使用高通7纳米骁龙芯片的Android智能手机可能会出现在2022年初的旗舰产品中。高通公司首款10纳米处理器骁龙 835的推出,由于可用性有限,一些制造商选择了较旧的芯片。

  当然随着台积电推迟到明年开始使用EUV,这次希望这不会成为问题,但是有限量的供应仍然是存在的,需要以后产能的提高才可以彻底解决。

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