Intel重申:10nm進展良好明年到位

三星宣佈7LPP工藝進入量產,並表示基於EUV光刻技術的7LPP工藝對比現有的10nm FinFET工藝,可以提高20%性能、降低50%功耗、提升40%面積能效。三星電子的代工銷售和行銷團隊執行副總裁Charlie Bae稱,隨著EUV工藝節點的引入,三星將在半導體行業引領一場變革,“我們相信7LPP不僅是移動和HPC的最佳選擇,也適用於更加廣泛的尖端應用。”

作為晶片代工行業的後來者,三星是“全球IBM製造技術聯盟”中激進派的代表,早早就宣佈了7nm時代將採用EUV。今年4月,三星剛剛宣佈已經完成了7nm新工藝的研發,並成功試產了7nm EUV晶元,比原進度提早了半年。

相較于傳統氟化氬(ArF)浸沒技術下的193nm波長深紫外光刻,EUV使用13.5nm波長的極紫外光來曝光矽晶片,且無需使用昂貴的多圖案掩模組。與非EUV工藝相比,三星7LPP工藝可將掩模總數減少約20%,為客戶節省時間和成本。

根據官方資料,三星EUV的研發始於2000年。作為EUV的先驅,三星還開發了專有功能,例如獨特的掩模檢測工具,可在EUV掩模中執行早期缺陷檢測,從而可以在製造週期的早期消除這些缺陷。

三星7LPP工藝得到了眾多Advanced Foundry Ecosystem合作夥伴的支持,其中包括Ansys、Arm、Cadence、Mentor、SEMCO、Synopsys和VeriSilicon等公司。除此之外,三星和上述公司還提供HBM2/2E,GDDR6,DDR5,USB 3.1,PCIe 5.0和112G SerDes等介面IP解決方案。

根據三星的路線,7nm EUV晶元大規模投產時間為2019年秋季,並在位於韓國華城的S3 Fab開始第一批生產。三星沒有透露首發使用其7LPP工藝的客戶,但暗示第一批晶片將針對移動和HPC應用。

通常而言,三星半導體部門的本家三星電子會第一個採用其尖端製造工藝,因此預計三星2019年的旗艦智慧手機將採用7nm SoC。此外,高通也將使用三星的7LPP技術製造其“驍龍5G移動晶片組”。

ASML欣慰之餘仍需努力

三星此番宣佈7nm EUV工藝進入量產,意味著EUV工藝即將正式商業化,高興的除了三星自己,當然還有ASML。ASML企業行銷副總裁Peter Jenkins在三星公佈消息之後表示,“EUV技術的商業化是半導體行業的一場革命,將對我們的日常生活產生巨大影響。我們很高興與三星及其他領先的晶片製造商就半導體工藝製造的這一根本性轉變進行合作。”據瞭解,ASML在本季度出貨了5台EUV光刻機,上季度出貨7台,預計下季度還將出貨6台EUV光刻機,2018全年出貨量將達到18台,2019年的出貨量還將增至30台,看起來確實是在穩步攀升。

不過EUV工藝的量產只是一個開始,三星生產7LPP晶元所使用的ASML EUV光刻機,使用40對蔡司鏡面構成光路,每個鏡面的反光率為70%。這也就是說,EUV光束通過該系統中的每一對鏡面時都會減半,在經過40對鏡面反射後,只有不到2%的光線能投射到晶元上。

到達晶圓的光線越少,光刻所需的曝光時間就越長,相應的生產成本也就越高。為了抵消鏡面反射過程中的光能損耗,EUV光源發出的光束必須足夠強,這樣才能與現在非常成熟的DUV光刻技術比拼時間成本。

多年以來,光照亮度的提升始終未能達到人們的預期,ASML的EUV產品市場負責人Hans Meiling曾表示,人們嚴重低估了EUV的難度。現在的NXE:3400B型EUV光刻機每小時只能處理125片晶元,效率僅有現今DUV的一半。ASML公司計畫在明年下半年推出NXE:3400C光刻機,晶元處理能力可提升至155片,這對改善EUV工藝的產能很有幫助。

Intel重申10nm工藝進展良好

Intel作為全球最大的半導體企業,在半導體工藝方面一直保持著領先地位,並且引領了大量全新技術的發展。不過近幾年,Intel半導體工藝的發展速度似乎逐漸慢了下來,比如14nm工藝竟然用了三代,10nm工藝也被競爭對手搶先。

不知是出於巧合還是商業敏感,就在三星宣佈7LPP工藝進入量產的前三天,Intel集團副總裁Venkata Murthy Renduchintala在週一的一封公開信中,重申了Intel的10nm工藝目前進展良好,良率正在逐步提升,與此前4月份Intel官方分享的時間表一致,10nm處理器預計在2019年底的假期季節上市。

從技術角度來看,由於電晶體製造的複雜性,每代電晶體工藝中有面向不同用途的製造技術版本,不同廠商的代次之間統計演算法也完全不同,單純用代次來對比是不準確的。目前業內常用電晶體密度來衡量制程水準,Intel最新10nm制程的電晶體密度甚至反而要比三星、台積電的7nm制程更高。

國外網站Semiwiki曾討論過三星的10nm、8nm以及7nm制程的情況,其中10nm制程的電晶體密度是55.5MTr/mm²,8mm是64.4MTr/mm²,7nm也不過101.23MTr/mm²,堪堪超過Intel 10nm制程的100.8MTr/mm²一點點。如果Intel的10nm處理器能在2019年底如期上市,倒也算得上“好飯不怕晚”。

不過值得注意的是,Venkata Murthy Renduchintala在信中提到,Intel領導晶圓製造業務的高管Sohail Ahmed將在下個月退休,他的職位未來將由三位高管承擔,Intel計畫將晶圓製造業務拆分為技術開發、製造/運營及供應鏈三個部分,這三位元高管負責向Venkata Murthy Renduchintala彙報工作。

具體來說,Intel晶圓製造業務的技術開發由Mike Mayberry接任,他現在是Intel的CTO及實驗室負責人,不過後一個職位之後將由Rich Uhlig臨時接管,負責實驗室工作;Intel的晶圓製造及運營業務將由Ann Kelleher領導,他曾經與Sohail U. Ahmed一起負責運營技術及製造業務部門;Intel的供應鏈將由Randhir Thakur負責管理。

此舉被外界視為Intel拆分晶圓製造業務的開始,不過據瞭解到的情況,實際上在更早之前,就有傳聞稱Intel準備在2020到2021年間開始剝離半導體工廠業務。Intel方面對技術及製造業務部門的改組沒有發表任何評論。

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