台积电将首揭7nmFinFet,领先于三星、格罗方德

2016-11-16 10:23:00 来源: 互联网

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台积电、三星、格罗方德等半导体大厂开启在7 纳米制程争战,而现在台积电有望领先群雄在2017 年国际固态电路研讨会(International Solid-State Circuits Conference,ISSCC)率先发表7 纳米FinFET技术!

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全球IC 设计领域论文发表最高指标国际固态电路研讨会(ISSCC)下届确定于2017 年2 月5~9 日在美国加州登场,台积电设计暨技术平台组织副总侯永清将担任特邀报告(Plenary Talks )讲者。

这次台积电5篇论文获选(美国台积电1篇),2篇论文为类比电路领域,记忆体电路设计则有3篇。此次ISSCC 2017入选的208篇文章中,台湾产学研各界领域有15篇,除了台积电5篇,台湾IC设计一哥联发科此次有4篇,南亚科转投资IC设计公司补丁科技也有1篇获选,其他交通大学3篇、台湾大学2篇、清华大学1篇。

值得关注的是,此次台积电将领先业界在大会上发表7纳米FinFET技术。揭示迄今最小位元数SRAM在7纳米FinFET的应用,验证0.027μm 2 256 Mbit SRAM测试芯片在7纳米制程下,能大幅提升手机、平板电脑中央处理芯片运算速度,同时满足低功率需求。

台积电、三星通常以SRAM、DRAM 来练兵,先从记忆体下手,当良率提升到一定程度再导入逻辑产品。台积电先前预估10 纳米年底量产、7 纳米最快2018年第一季生产,然在英特尔宣布放缓10 纳米以下制程投入进度后,台积电与三星在10 纳米、7 纳米先进制程展开激烈缠斗。

三星在10 月初抢先台积电宣布10 纳米量产,市场近期传出台积电7 纳米最快在明年2017 就可试产、4月接单,拉升7 纳米制程战火。三星在7 纳米就引进极紫外光(EUV)微影设备,力拼2017 年年底7纳米量产。

而格罗方德则宣布跳过10纳米,直接转进7纳米,预估2017年下半可进行产品设计定案(tape out ),2018年初开始风险生产(risk production)。

台积电7nm进展

半导体设备业者透露,三星导入7纳米制程进度不如预期,恐无法如原先规划在明年量产,反观台积电7纳米将于明年第1季进行风险性试产,良率在既定进度内前进,预定明年第4季投片,2018年起贡献营收。

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以制程进度分析,台积电可望在2017年和2018年,相继靠着10纳米及7纳米,称霸全球半导体市场,并拉开和三星及英特尔二大强敌差距。

台积电内部将7纳米视为与英特尔和三星最重要的战役,尤其英特尔已和安谋(ARM)签署授权协议,将采用安谋的架构,在10纳米制程提供代工服务,与台积电正面交锋,更让台积电不敢稍有懈怠。

三星在苹果A10处理器代工订单全被台积电吃下之后,决定卷土重来,将重心押在7纳米,并且决定提前在7纳米导入由爱司摩尔(ASML)开发最新EUV(极紫外光)微影设备,用在半导体量产制程。

三星原预估,明年上半年装设完成并进行7纳米量产,不过,半导体设备商透露,三星7纳米研发进度严重落后,明年接单难度甚高。

相较之下,台积电因有10纳米制程掌握苹果、联发科及海思等重要客户导入的优势,且7纳米在电晶体反应速度和功能及功能等表现,比10纳米更优越,让台积电一线大客户,甚至包括原本在三星投片的高通,也将大单转回台积电,凸显台积电在7纳米获国际大厂肯定。

台积电共同执行长暨总经理刘德音先前透露,台积电10纳米制程预计本季到明年第1季量产;7纳米预定明年第1季进行风险性试产。台积电预估,7纳米将于2018年第1季贡献营收,可望领先全球成为首家提供7纳米制程代工的晶圆厂。

此外,台积电5纳米制程也正如火如茶进行研发,并编列近400人研发团队,投入更先进的3纳米制程研发,并朝1纳米制程迈进,展现台积电超车英特尔之后,持续拉大领先距离的企图心。

而在今年六月,台积电(TSMC)在美国奥斯汀举行的「Collaborating to EnableDesign with the Latest Processors and FinFET Processes, including 7nm」(由美国新思科技、英国ARM和台积电于6月6日联合举办)上,介绍了采用10nm FinFET及7nm FinFET工艺的设计和生产进展情况。演讲人跟上年一样,仍是Willy Chen(设计暨技术平台副处长)

初次使用三重曝光的10nm制程,第一款芯片已于2016年第一季度送厂生产(设计完成)。预计10nm制程的量产将于2016年内开始。ARM于上周(5月30日)发布了利用10nm制程制造的瞄准智慧手机SoC的CPU内核「ARMCortex-A73」和GPU内核「ARM Mali-G71」(参阅本站报导2),当时宣布:配备集成有这些内核的SoC的智慧手机将于2017年上市。

至于7nm制程,Willy Chen表示「已签订了20多个合约」。已有用户开始设计,将于2017年下半年送厂生产。7nm制程的量产将于2018年开始。据WillyChen介绍,7nm制程与10nm制程相比,逻辑集成度将提高60%,性能和耗电量将改善30~40%。另外,Willy Chen表示,希望利用该制程不仅生产智慧手机,还生产HPC(High Performance Computing)的芯片。

虽然有人预测7nm制程将使用四重曝光,不过现在看来可能跟10nm制程一样采用三重曝光。Willy Chen介绍说「10nm和7nm制程的设计流程基本相同」,不过,7nm制程有些地方需要注意,比如要想发挥高速工艺实力有三个要点。即:(1)牢固的时钟网布设方法,(2)削减布线延迟,(3)更加整合的设计流程。

关于(1),既不采用传统的时钟树,也不采用最近备受关注的网格状结构,而将采用介于两者之间的方法。关于(2)布线延迟,根据每个布线层单独考虑电阻及考虑过孔电阻至关重要。「仅根据布线长度来确定布线延迟已经行不通」(Willy Chen)。关于(3),则需要可以考虑每层各异的布线电阻及过孔电阻的设计流程。

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