众所周知,随着芯片代工工艺的不断发展,目前智能手机等移动端产品中使用到的Soc芯片的制程工艺,已经普遍为7纳米以下的制程工艺。相较于之前传统的52纳米、28纳米制造工艺,在该领域只有台积电、三星等几家国际巨头所把持。
全球首颗采用3纳米的手机芯片苹果A17 Pro,正是台积电所代工的产品。那么,台积电3纳米工艺代表了什么?是晶体管大小?栅极宽度?还是晶片的金属半节距?其实,大家都被台积电给“骗了”。近期,荷兰ASML揭开芯片代工行业的“老底”,2nm实则为22nm工艺。
据了解,芯片代工工艺的发展一直遵从着摩尔定律,即半导体芯片中可容纳的元器件数目,大约两年时间便会增加一倍,其性能也会同比提升,价格也会下调一倍。
事实上,芯片代工工艺发展的初期,的确是按照摩尔定律来进行的。不过,在发展到130nm工艺之后,摩尔定律便开始逐渐失效了。即芯片晶体管的栅极长度(gate length)不再与制程工艺保持一致,栅极长度是多少,也与芯片制程工艺不再有直接性的关联。
正如上图所显示的那样,在2007年之后摩尔定律实际上已经开始逐渐失效了。晶圆厂为了解决该问题,便通过缩短栅极长度的方式来改良芯片的代工工艺。不过,这个手段到了28纳米工艺节点时,又开始面临失效。
由于栅极长度不断被缩短,在28纳米工艺的节点之后便出现了更多的问题,比如栅极长度无法被继续缩短、栅极漏电等。于是,晶圆厂又改变了对芯片工艺命名的方式,通过XX纳米来表达芯片的等效工艺。
从这个时间段开始,所谓的14纳米、10纳米、7纳米工艺等,已经不再是指芯片的制程精度。而是代表新工艺与老工艺之间的性能差距,比如,14纳米就是比28纳米性能提升一倍的新工艺,7纳米则是比14纳米提升一倍的新工艺。
这也就相当于再次挽回了摩尔定律,使芯片整体的性能可以继续在2年的时间内增加一倍。
就在近期,荷兰ASML公开了有关芯片代工工艺,与实际制程精度有关的数据。直接是掀开了芯片代工行业的“老底”,原来大家都被台积电给“骗了”。
根据ASML公开的资料显示,台积电所谓的3纳米工艺,对应的不过是23纳米,2纳米工艺实则为22nm,A14(1.4nm工艺)则对应了21纳米工艺。
这也就是为什么说,EUV光刻机光源的波长仅为13.5nm,却最终可以生产出7纳米、5纳米的先进芯片。因为,实际的芯片代工工艺,早就与芯片产品自身没有强关联了。
华为张平安,之前就曾说过,“国内能够解决7纳米工艺就很好了”。毕竟,在所谓的7纳米工艺和5纳米工艺上,只不过是对芯片的代工工艺上做出了改良,使用到的设备、材料根本没太大的变化。而这一部分的性能提升,通过国内芯片设计公司和制造商的改良,我们也同样可以做到。
综上所述,台积电、三星等晶圆厂7纳米、5纳米以及3纳米工艺的叫法,不过是为了区分自家先进工艺与之前旧工艺的区别。实际上,各芯片代工工艺之间并没有那么大的差别,毕竟现如今两家晶圆厂仍然在使用ASML老款的EUV光刻机进行芯片代工。
若是工艺改良之后的差距真的与上一代产品有那么大,老款的光刻设备也早就该淘汰了。所以,我们不应该被台积电、三星的芯片代工工艺给唬住,只有加大对本土芯片产业链的投资,才能够尽快解决高端芯片受制于人的局面。对此,你又是怎么看的呢?欢迎大家留言、讨论!