在很多網(wǎng)友的心目中,要提升芯片性能,就要推動芯片工藝的進步,比如從7nm到5nm,再到3nm,再到2nm。而過去的這些年,芯片廠商、晶圓廠商都是這么教育市場、教育消費者的,手機芯片、電腦從10nmn進步到7nm,再進步到5nm,再接著進入3nm。事實上,當芯片進入到3nm后,要再提升工藝到2nm,甚至到埃米級(1埃米=0.1nm)是非常困難的,因為成本太高了,所以各大芯片廠商們,也一直在探索不靠提升芯片工藝,來提升芯片性能。
前幾天臺積電、ARM、英特爾等10大芯片廠商成立的Chiplet聯(lián)盟,其實也是這個目的,通過封裝各和種不同工藝,不同廠商的小芯片粒,達到工藝不變,性能提升的目的。而在Chiplet聯(lián)盟成立之外,臺積電也辦了另外一件事,那就是利用先進的3D封裝技術,讓7nm的芯片,比5nm還要強。3月3日,英國的AI芯片公司Graphcore發(fā)布了一款IPU產(chǎn)品Bow,采用的就是臺積電7納米的3D封裝技術,也是全球首顆3D封裝的芯片。這顆芯片的性能較上代提升了40%、功耗提升了16%,而單個封裝中的晶體管數(shù)量超過了600億晶體管。
按照業(yè)內(nèi)人士的說法,如果這顆芯片采用5nm工藝,未必比現(xiàn)在強,也就是說在采用了3D封裝技術后,7nm其實比5nm更強了。3D封裝技術究竟是什么技術?我們知道以前的芯片封裝時,都是單個Die(硅片)進行封裝,要想芯片性能好, 要么Die(硅片)的面積更大,要么工藝再提升。
而3D封裝技術不一樣,采用的是幾塊Die(硅片)垂直疊加在一起,搞幾層一起封裝成一顆芯片,這樣減少了面積,減輕了重量,還提升了性能,因為單位面積內(nèi),Die的面積呈幾倍增加,自然晶體管的數(shù)量也是成倍增加了。事實上,這也有一點像之前網(wǎng)上曝光的所謂的華為雙芯片疊加技術,用兩塊14nm的芯片疊加起來,實現(xiàn)7nm芯片的性能。
這個更徹底一點,不是兩顆芯片疊加,而是兩塊沒封裝的Die疊加,實現(xiàn)更強的性能,這遠比封裝成芯片后再疊加,強大的多,成本更低,性能更好,功耗也可控得多。而這顆芯片的誕生,也證明了芯片性能的提升并不一定要提升工藝,也可以升級封裝技術,向先進封裝轉移。這無疑也是當前眾多芯片廠商需要考慮和選擇的另外一個方面了,特別是國內(nèi)芯片工藝無法進步時,這種封裝技術,更加重要。
3月初,臺積電總部地區(qū)又遭遇了大規(guī)模的停電事故,有五百多萬的家庭住戶受到了影響。臺積電總部所在地的新竹科學園區(qū)工廠也遭遇了停電。不過經(jīng)過臺積電的調查回應,對停電事故表示沒有影響。
在這次短暫的停電事故中,臺積電的生產(chǎn)線依然保持運轉狀態(tài),生產(chǎn)并未大規(guī)模停擺。雖然這是一次有驚無險的停電事故,也已經(jīng)透露出臺積電所面臨的問題不容忽視。
這次沒有造成意外,但如果到了夏季用電高峰期,再加上臺積電生產(chǎn)線全天候運轉,大量的5nm芯片訂單對電力的供給,能源的消耗都是非常巨大的。哪怕工廠停電幾秒鐘,也能可能導致正常運轉的半導體設備失效,造成晶圓損壞。而臺積電又是出了名的用電大戶,2020年用去了160億千瓦時的電量。盡管臺積電建起了完善的供電系統(tǒng),在工廠周邊肯定也會有備用方案,可臺積電也無法保證經(jīng)歷一次又一次的停電事故后還能安然自若。
據(jù)國外媒體報道,在制程工藝和良品率上領先的晶圓代工商臺積電,近幾年獲得了蘋果A系列芯片和M系列芯片的全部代工訂單,蘋果也連續(xù)多年是臺積電的第一大客戶。
英文媒體最新的報道顯示,在2021年,臺積電來自蘋果訂單的收入高達4054億新臺幣,折合約143億美元。
而臺積電1月13日發(fā)布的財報顯示,他們在2021年營收568.22億美元,蘋果的143億美元,是貢獻了他們?nèi)ツ耆烤A代工收入的近26%。
從2016年的A10處理器開始,臺積電就一直是蘋果A系列處理器的獨家代工商,蘋果其后推出到M系列芯片,也是交由臺積電代工。
蘋果將A系列芯片和M系列芯片全部交由臺積電代工,主要是得益于臺積電領先的制程工藝和高良品率,臺積電7nm、5nm等工藝量產(chǎn)之后,首批大客戶都是蘋果,產(chǎn)能中大部分,也是提前就被蘋果所預訂。目前臺積電5nm工藝的主要客戶,仍是蘋果。
7nm、5nm等先進的制程工藝,代工價格也較高,加之可觀的訂單量,為臺積電帶來大量的營收,也在意料之中。