突破14nm,中芯国际n1制程流片成功,国产7nm还远吗
中芯国际FinFET N+1先进制程工艺的芯片流片成功了!中芯国际向7nm迈出坚实一步。所谓流片成功,意味着该制程工艺已达到有意义的良率,可以进行批量生产尝试了,且良率有望进一步提升。
这其中,我们领先的IP和芯片设计企业芯动科技功不可没,自2019年10月份开始,芯动科技在明知N+1工艺还不成熟的背景下,组织了精英团队全程攻坚克难,这其中投入数百万美元,和中芯国际共同调试基于N+1制程的第一款芯片,并一次性圆满完成流片。不利的环境下,中芯国际没有放弃先进制程的追赶
尽管中芯国际目前最先进的制程只有14nm,距离芯片制造龙头台积电相差2-3代的技术工艺,但中芯国际依然是全球领先的集成电路晶圆代工企业,也是我们技术最先进、规模最大、配套服务最完善、跨国经营的专业晶圆代工企业。在逻辑工艺领域,中芯国际是我们唯一可以实现14纳米FinFET量产的芯片代工企业,代表大陆自主研发集成电路制造技术的最先进水平。
随着芯片制程不断突破物理极限,集成度越来越高,晶圆厂资本开支,在每代工艺节点的增速平均达30% 。例如,每万片月产能,在12英寸晶圆的初代节点(90nm)时,只需要4.8亿美金资本开支,而进入14nm则需要20亿美金的资本开支,7nm则高达25亿美金。
2018年,联电、Global Foundries在抵达14nm或12nm节点后,宣布退出更高制程的探索,10nm 工艺以下的玩家,只剩下台积电、英特尔和三星。第二梯队中,唯有中芯国际没有放弃。缺少EUV光刻机支持的7nm制程挑战
中芯国际目前的路线图包括使用FinFET晶体管的工艺技术,并依赖于深紫外 DUV 光刻技术。虽然中芯国际在2019年向ASML 购买了一款极端紫外线 EUV 光刻扫描仪,但到目前为止尚未交付。
在14nm之外,中芯国际未来的目标还有基于14nm工艺的12nm工艺改良版,此前官方表示12nm工艺比14nm晶体管尺寸进一步缩微,功耗降低20%、性能提升10%,错误率降低20%,目前已经启动试生产,与客户展开深入合作,进展良好,处于客户验证和鉴定阶段。
在往后还有N+1、N+2代工艺,其中N+1工艺相比于14nm性能提升20%、功耗降低57%、逻辑面积缩小63%,SoC面积缩小55%,之后的N+2工艺性能和成本都更高一些。关于中芯国际N+1制程的说明
"N+1"是中芯国际的官方代号,中芯国际并没有说它是7nm节点。而且从公布的参数上看,所谓N+1制程,并不完全是网上传的第一代7nm 工艺。
与14nm工艺相比,N+1性能提高了20%,功耗降低了57%,逻辑面积降低了63%,SOC面积降低了55%。大部分参数与通俗意义上的7nm相比,在实际功率和稳定性方面非常相似或接近,唯一的区别是性能,N + 1的性能提高了约20%,这距离7nm 的35%的提升有一些差距,当然,这是唯一的差距。
这样来看,n+1 制程如果形成量产,其实在性能上,还是低于台积电计划的30%和实际的35%,而业界现在以35%为市场基准。这么低的性能提升显然不能被称为7nm,它更像三星的第二代10nm和第三代10nm(就是8nm)。
接下来,中芯国际将撞上7nm EUV工艺这面高墙,虽然n+1阶段可以暂时躲开ADML 的EUV光刻机, 基于DUV 7nm技术,也可以将良率和可靠性做得很好,但最大的缺点就是贵。
英特尔在7nm节点上,为成本坚持DUV成熟工艺的教训历历在目。Intel 10nm与台积电7nm+特征尺寸同水平,Intel工艺选择DUV(193i)+SAQP多重曝光,未采用EUV,长期良率无法突破,导致工艺被台积电阶段性超越,AMD+台积电组合赢得部分CPU市场份额。芯动科技率先完成中芯国际N+1工艺流片,成为里程碑
无论如何,芯动科技率先完成中芯国际N+1工艺流片,也抵达了我们芯片史上的重要里程碑。
芯动科技多年来深耕研发、持之以恒,聚焦全球先进工艺IP和芯片定制技术,多次填补国内空白,是国内唯一获得全球前6大代工厂签约支持、国内市场份额连续领先10年的高速混合电路芯片技术提供商。
芯动科技与中芯国际已有十几年国产IP生态共建的合作经验,从成熟工艺(0.11um,65nm/55nm,40nm,28nm等)到先进的FinFET14nm等工艺不断跨越,在各工艺中进行规模IP授权和定制批量生产,尤其在14nm工艺实现多名客户量产,曾连续多年获得中芯国际"最佳IP合作伙伴"奖。此次成功流片是芯动科技基于中芯国际最新工艺的又一力作,强强合作,顺利突破N+1工艺瓶颈。结语
由于众所周知的原因,目前我们还不能获得EUV光刻机的加持,这意味着7nm EUV节点,乃至目前台积电已经成熟大规模量产的5nm EUV,我们的代工企业还无法涉及。不过还好,我们现如今还有14nm 到 先进的7nm 这一段路,需要坚实的走过,夯实基础,哪怕是12nm,N+1,N+2工艺,仍然需要我们的芯片企业通力合作,付出巨大的代价实现技术攻关。
而这期间,注定还有更多的风风雨雨,未来的处境仍将非常艰难,制造中国芯任重而道远。
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