關(guān)于摩爾定律那些事，7nm是終點(diǎn)站嗎？

摩爾定律是什么?為什么引眾多半導(dǎo)體廠商競(jìng)相競(jìng)技、追逐。摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來(lái)的。其內(nèi)容為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個(gè)月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。

盡管這種趨勢(shì)已經(jīng)持續(xù)了超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測(cè)或推測(cè)，而不是一個(gè)物理或自然法。預(yù)計(jì)定律將持續(xù)到至少2015年或2020年 。然而，2010年國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖的更新增長(zhǎng)已經(jīng)放緩在2013年年底，之后的時(shí)間里晶體管數(shù)量密度預(yù)計(jì)只會(huì)每三年翻一番。

Intel、三星、臺(tái)積電在10nm領(lǐng)域較勁的時(shí)候，藍(lán)色巨人攜測(cè)試版的7nm芯片強(qiáng)勢(shì)到來(lái)，據(jù)悉，相較10nm，使用7nm制程后的面積將所縮小近一半，但同時(shí)因?yàn)槟苋菁{更多的晶體管(200億+)，效能也會(huì)提升50%，從而制造出世界上最強(qiáng)大的芯片。盡管是仍在測(cè)試階段，若能夠量產(chǎn)，無(wú)疑是令人振奮的消息。聽(tīng)到這個(gè)消息臺(tái)積電也坐不住了，剛在日前宣布在2017年量產(chǎn)10nm芯片，現(xiàn)在更進(jìn)一步表示，7nm芯片的生產(chǎn)將在2018年開始，接下來(lái) Intel該著急了。下面一起盤點(diǎn)一下摩爾定律引發(fā)的半導(dǎo)體廠商之間的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。

1、Intel：更新節(jié)奏延緩

英特爾本周發(fā)布了其芯片產(chǎn)品制造計(jì)劃和更新，從未來(lái)的規(guī)劃來(lái)看，英特爾引入全新的制造工藝，推出體積更小、速度更快的晶體管所需要的時(shí)間周期已經(jīng)開始變長(zhǎng)。英特爾首席執(zhí)行官Brian Krzanich本周三表示，英特爾計(jì)劃在2017年下半年推出第一款10nm工藝的處理器。目前英特爾還沒(méi)有具體的生產(chǎn)計(jì)劃，而許多觀察家都認(rèn)為要等到明年某個(gè)時(shí)候才會(huì)正式投產(chǎn)。

為了彌補(bǔ)這一延遲所帶來(lái)的影響，英特爾還公布了一份全新的芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)路線圖，而在明年下半年之前，將會(huì)繼續(xù)使用14nm工藝生產(chǎn)產(chǎn)品。雖然10nm 工藝產(chǎn)品要在2017年才問(wèn)世，但是現(xiàn)在英特爾已經(jīng)開始了測(cè)試。而目前包括PC硬件廠商們也不確定未來(lái)將會(huì)發(fā)生什么。“客戶的反饋?zhàn)屓藷o(wú)法預(yù)測(cè)，這與掌握最先進(jìn)的技術(shù)一樣重要。”Krzanich說(shuō)道。

2、臺(tái)積電： 2017年初量產(chǎn)10nm芯片，2018年生產(chǎn)7nm芯片

臺(tái)積電最初計(jì)劃今年初量產(chǎn)16nm FinFET工藝，但因?yàn)椴恢朗裁丛蛲七t了，據(jù)說(shuō)甚至要到年底才能量產(chǎn)，而那邊的三星14nm FinFET早已經(jīng)量產(chǎn)，不但產(chǎn)出了自家的強(qiáng)大八核Exynos 7420，還吸引了高通、索尼、AMD、NVIDIA等大客戶紛紛投奔。

臺(tái)積電坐不住了，發(fā)布聲明稱16nm工藝量產(chǎn)的推遲和良品率毫無(wú)關(guān)系，事實(shí)上良品率已經(jīng)接近成熟水平，甚至能與20nm相媲美了。臺(tái)積電的新工藝分為 16nm FinFET、16nm FinFET+兩個(gè)版本，內(nèi)部命名分別是CLN16FF、CLN16FF+。它們將沿用20nm工藝的后端互連架構(gòu)，并加入FinFET立體晶體管技術(shù)，號(hào)稱性能可比20nm提升最多40%，同頻下功耗則能分別下降最多15%、30%。臺(tái)積電表示，16nm工藝將于第三季度量產(chǎn)。

近日，在英特爾宣布10nm工藝制程推遲到2017下半年量產(chǎn)之后，近日根據(jù)臺(tái)灣媒體《電子時(shí)報(bào)》的報(bào)道，臺(tái)積電表示10nm工藝制程仍在按照計(jì)劃進(jìn)行中。臺(tái)積電稱將從明年年末開始生產(chǎn)少量10nm處理器，而大規(guī)模量產(chǎn)則要等到2017年初，現(xiàn)在更進(jìn)一步：7nm芯片的生產(chǎn)將在2018年開始雖然這意味著在10nm工藝制程上臺(tái)積電將領(lǐng)先于英特爾，不過(guò)考慮到iPhone 7預(yù)計(jì)將于明年年下半年發(fā)布，因此iPhone 7將趕不上配備10nm處理器。

3、三星：從目前來(lái)看在10nm FinFET芯片制造上處于領(lǐng)先地位

從目前來(lái)看，三星在10nm FinFET芯片制造上出于領(lǐng)先地位，不過(guò)TSMC也在努力迎頭趕上。傳臺(tái)積電2017年初開始大規(guī)模生產(chǎn)10nm處理器，并且與三星采用同樣的技術(shù)。今年，三星將與臺(tái)積電共同為蘋果制造A9處理器。盡管兩家公司的其它客戶也可受益于此，但蘋果仍然是它們最重要的客戶，預(yù)計(jì)該公司將在未來(lái)數(shù)月到數(shù)年的時(shí)間里保持破紀(jì)錄的iPhone 銷量。業(yè)內(nèi)觀察家表示，誰(shuí)先能夠穩(wěn)定供應(yīng)10nm芯片，就會(huì)拿到蘋果未來(lái)iPhone合約的大頭。據(jù)估計(jì)，與14nm FinFET工藝相比，新芯片將提速20%、并節(jié)能40%。“iPhone 6s”有望配備14nm FinFET芯片，而明年的“iPhone 7”和2016 iPads則會(huì)用上 10nm的A10系列處理器。

從目前來(lái)看，三星在10nm FinFET芯片制造上出于領(lǐng)先地位

4、IBM：7納米測(cè)試芯片

2015年7月，IBM爆出了一個(gè)大新聞——他們做出了7納米芯片，利用的材料是硅鍺而不是硅。從國(guó)外報(bào)道了解到，由IBM研究院牽頭的合作伙伴 GlobalFoundries， 三星電子及紐約州立大學(xué)(SUNY)理工學(xué)院的納米科學(xué)和工程學(xué)院(SUNY Poly CNSE)共同協(xié)作，日前宣布已經(jīng)制造出半導(dǎo)體行業(yè)首款配置功能性晶體管的7納米節(jié)點(diǎn)測(cè)試芯片。據(jù)悉，該項(xiàng)突破性成果，具備了在指甲蓋大小的芯片上放置 200億只晶體管的能力。而芯片能夠?yàn)楦鞣N智能設(shè)備提供計(jì)算能力，小到智能手機(jī)，大到宇宙飛船。

為了實(shí)現(xiàn)7納米技術(shù)能夠達(dá)到的更高性能、更低能耗和更強(qiáng)的擴(kuò)展能力，由IBM研究院聯(lián)盟引領(lǐng)的全新半導(dǎo)體工藝和技術(shù)需要眾多的業(yè)界一流的創(chuàng)新技術(shù)，其中包括聞名遐邇的鍺化硅(SiGe)通道晶體管和極紫外線(EUV)光刻技術(shù)。將這款芯片發(fā)展成熟可能要依賴GlobalFoundries，這家工廠剛剛完成對(duì)IBM幾家工廠的收購(gòu)。

5、GlobalFoundries：14nm芯片產(chǎn)能比肩三星

據(jù)外媒KITGURU消息，7月15日，格羅方德(GlobalFoundries)半導(dǎo)體公司他們已經(jīng)開始使用14nm FinFET(14LPE)工藝為它們的客戶量產(chǎn)芯片。格羅方德表示它們的14nm半導(dǎo)體產(chǎn)能可以比肩三星(Samsung Foundry)。格羅方德的發(fā)言人Jason Gorss表示，他們的14nm爬坡量產(chǎn)已經(jīng)步入正軌，產(chǎn)能可以等同于盟友三星。格羅方德沒(méi)有透露他們每個(gè)月能使用14nm LPE工藝生產(chǎn)出多少塊晶圓，但該公司表示，用于14nm FinFET工藝商業(yè)生產(chǎn)的部分重要設(shè)備已經(jīng)安裝好。格羅方德在2014年獲得三星的14LPE和14LPP制作工藝授權(quán)，如果格羅方德現(xiàn)在的14nm產(chǎn)能已經(jīng)等同于三星，這意味著它們實(shí)際上已做得比三星更好。

總結(jié)：

目前14nm是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的尺寸最小的一代。14nm之后是10nm，10nm之后是7nm。每一代，都被認(rèn)為要具有更小的特征尺寸。一切順利、上帝垂青的話，那些更小的晶體管組成的電路可能會(huì)比上一代運(yùn)行的更快、功耗更小。芯片制造商正在與物理定律斗爭(zhēng)，但是他們的時(shí)間軸也要取決于工藝的經(jīng)濟(jì)效益—— 很多因素，例如良品率(即生產(chǎn)的芯片中能夠正常工作的)和利用晶圓生產(chǎn)芯片過(guò)程中的工藝步驟。