三星研發(fā)的5nm工藝或?qū)⒊蔀?G和AI領(lǐng)域布局發(fā)展的新方向

三星今日宣布，現(xiàn)已開始向客戶提供5nmFinFET芯片測(cè)試，這款芯片相較于其7nm芯片，特定面積的晶體管數(shù)量增加了25%，速度提高10%，耗能降低20%。

三星代工業(yè)務(wù)高級(jí)副總裁Shawn Han表示，這款芯將于明年第二季度全面生產(chǎn)。新的芯片可以幫助三星為其自己的手機(jī)生產(chǎn)Exynos處理器，同時(shí)還能幫助高通和其他三星代工業(yè)務(wù)公司制造他們的芯片。

在5nm芯片的生產(chǎn)工藝中，三星還使用了極紫外光刻（EUV）技術(shù)，在晶片蝕刻圖案的同時(shí)減少掩膜層，來提高保真度（電子設(shè)備輸出再現(xiàn)輸入信號(hào)的相似程度）。

一、三星的芯片研發(fā)進(jìn)程從10nm到7nm再到5nm，是芯片改進(jìn)的技術(shù)方向之一。

2018年10月，三星宣布生產(chǎn)7nm工藝，這項(xiàng)工藝是三星首個(gè)采用EUV技術(shù)的工藝節(jié)點(diǎn)，基于7nm工藝的芯片已于今年年初實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。

三星預(yù)計(jì)于今年6月推出的Exynos 9825處理器就是采用了7nm EUV工藝制造，這款處理器預(yù)計(jì)將搭載于Galaxy Note 10旗艦機(jī)型，并于于今年下半年發(fā)布。

不過三星在7nm的落地上還是落后了一步，去年蘋果和華為就先后推出了7nm芯片A12和麒麟980，并搭載于蘋果的iPhone XS和旗艦機(jī)華為mate20系列。而三星去年發(fā)布的旗艦機(jī)S9搭載了10nm驍龍845芯片，Note9則搭了載10nm驍龍845或三星自家的Exynos 9810芯片。

其實(shí)，去年三星就在日本舉辦的三星鑄造論壇2018（Samsung Foundry Forum 2018，SFF）上宣布了5nm芯片的研發(fā)計(jì)劃，并預(yù)計(jì)將于今年年開始生產(chǎn)。現(xiàn)在三星已經(jīng)初步完成了這項(xiàng)目標(biāo)。

三星表示，5nm的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可以將所有7nm專利應(yīng)用到5nm中，可以極大的降低7nm客戶過渡到5nm的成本，能夠縮短他們5nm產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。

此外，三星正在定制基于EUV的工藝節(jié)點(diǎn)的6nm芯片，他們的首款6nm芯片流片產(chǎn)品已經(jīng)提交給客戶進(jìn)行測(cè)試。

二、5nm制程關(guān)鍵技術(shù)——極紫外光刻

▲三星位于于韓國(guó)華城的EUV生產(chǎn)線

三星和臺(tái)積電都在使用EUV制造技術(shù)，這種技術(shù)使用更短更精確的光波長(zhǎng)來蝕刻芯片晶圓上的圖案。EUV技術(shù)雖然已經(jīng)開發(fā)了多年，但由于采用它的費(fèi)用和難度太高一直未能普及。5G和AI等創(chuàng)新領(lǐng)域，將對(duì)基于EUV先進(jìn)節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的芯片有很高的需求。

三星位于韓國(guó)華成的S3生產(chǎn)線正在生產(chǎn)基于EUV的工藝的芯片產(chǎn)品。

此外，三星還在華城部署了新的EUV生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將在2019年下半年完成，并從明年開始增產(chǎn)。

三星電子晶圓代工業(yè)務(wù)的執(zhí)行副總裁Charlie Bae 表示：“成功完成5nm開發(fā)，我們已經(jīng)證明了我們?cè)诨贓UV的節(jié)點(diǎn)中的能力。為響應(yīng)客戶對(duì)先進(jìn)工藝技術(shù)不斷增長(zhǎng)的需求，區(qū)分下一代產(chǎn)品，我們繼續(xù)致力于加速基于EUV技術(shù)的批量生產(chǎn)。”

三、三星、臺(tái)積電、英特爾的制程工藝競(jìng)賽研發(fā)新的處理器制造技術(shù)，需要不斷增加研究和設(shè)備的支出。這一經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)使主要芯片處理器制造商的名單縮減到只剩三家: 三星、英特爾和臺(tái)積電。

臺(tái)積電和三星主要生產(chǎn)移動(dòng)處理器，即手機(jī)處理器，而英特爾主要是生產(chǎn)自己的電腦處理器。

臺(tái)積電于本月初首先宣布了進(jìn)入5nm試產(chǎn)階段，三星緊隨其后于今日宣布開始向客戶提供5nm芯片測(cè)試服務(wù)。

▲臺(tái)積電于今年進(jìn)入5nm試產(chǎn)階段

由于芯片性能的側(cè)重點(diǎn)不同，所以芯片制造商需要判斷優(yōu)先考慮哪些特性。臺(tái)積電比三星在芯片的速度提升方面表現(xiàn)更佳，在本月早些時(shí)候曾表示，它已經(jīng)開始為客戶制造5nm芯片原型。與三星相比，這種芯片的速度可以提高15%，在特定表面積上的晶體管數(shù)量增加了80％，功耗方面臺(tái)積電沒有詳細(xì)說明。

英特爾雖然已經(jīng)掌握了能夠更緊湊的壓縮晶體管的技術(shù)，但目前他們還在使用10nm技術(shù)制造芯片，他們宣布今年將開始使用一種名為Foveros的技術(shù)來堆疊芯片。

AI芯片創(chuàng)企Flex Logix首席執(zhí)行官、內(nèi)存芯片設(shè)計(jì)公司Rambus的前任負(fù)責(zé)人Geoff Tate表示，F(xiàn)overos技術(shù)的改進(jìn)并不是英特爾獨(dú)有的，三星也一直在研究許多不同類型的程序包。

結(jié)語(yǔ)：芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，5nm技術(shù)成為關(guān)鍵芯片產(chǎn)業(yè)作為高技術(shù)壁壘行業(yè)，一直以來都在進(jìn)行幾大廠商間的“內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)”。目前，三星和臺(tái)積電都以宣布進(jìn)入5nm生產(chǎn)階段，接下來將在5nm芯片市場(chǎng)展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

英特爾雖然在繼續(xù)使用10nm技術(shù)制造芯片，但其關(guān)注的主要領(lǐng)域還是為自己的電腦生產(chǎn)芯片，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)與三星和臺(tái)積電產(chǎn)生正面交鋒。

每一次制程工藝的進(jìn)步，都會(huì)帶來新技術(shù)的發(fā)展，體積更小、性能更強(qiáng)的5nm工藝或?qū)⒊蔀?G和AI領(lǐng)域的布局新方向。