台积电完成10亿颗7nm芯片生产 这项技术立了大功
《科创板日报》(上海,研究员 何律衡)讯,近日,台积电在官方blog宣布,今年7月,台积电生产了第10亿颗功能完好、没有缺陷的7nm芯片,“使用的硅片足以覆盖超过13个曼哈顿市区,每个芯片拥有十亿个以上的晶体管。”
据台积电所说,公司7nm技术于2018年4月正式投入量产,为全球所有代工厂中的首家,目前已经服务了全球超过数十家客户,打造了超100款芯片产品。
资料显示,台积电7nm的第一批产品包括比特大陆的矿机芯片、Xilinx(赛灵思)的FPGA芯片、苹果A12、华为麒麟980等。
台积电在文章中指出,公司在生产7nm芯片的过程当中,首次引入极紫外(EUV)光刻技术,为业内第一家将EUV应用于7nm时代的商业化生产的公司,在这过程当中积累的经验,将帮助台积电在接下来的5nm芯片量产任务中再次引领半导体行业。
此外,台积电还将7nm技术扩展到了N6工艺中,用EUV代替了常规浸没层。目前,N6已进入量产阶段,该工艺提供了一种全新的标准单元,逻辑密度提高了近20%,其设计规则与N7以前的版本完全兼容,并为7nm芯片设计提供了极好的成本效益的选择。
据了解,自台积电推出7nm技术以来,苹果、华为、AMD等客户都推出了新一代 7nm 芯片,包括麒麟990系列、A14及锐龙3000、RX 5700系列等,产能早已供不应求。
今年7月,英特尔宣布其7nm芯片将至少推迟至2022年上市,首席执行官Bob Swan称,英特尔可能会在未来寻找第三方纯晶圆代工厂来代工自己的芯片制造,台积电有望获得部分订单。
当前,除了台积电以外,仅有三星具备成熟的7nm制程工艺,IBM日前发布的新款CPU POWER10即采用三星代工的7nm技术。
制约7nm及其以下更先进制程的关键问题之一,即是此次在台积电10亿颗7nm芯片量产过程中立了大功的EUV光刻技术。
研究资料显示,光刻机是实现光刻工艺的关键设备,光刻机将掩膜版上的电路结构图复制到硅片上,启动芯片生产。而光刻机设备是所有半导体设备中复杂度最高、精度最高、单台价格最高的设备。
EUV光刻机是目前最先进的光刻机,采用EUV光源,使用的光波波长只有13.5nm,NA(数值孔径)为0.33,目前全球只有ASML能生产EUV光刻机,售价高达1.2亿美元。格芯首席技术官Gary Patton曾表示,如果在5nm的时候没有使用EUV光刻机,那么光刻的步骤将会超过100步。
在7nm技术上,台积电此前曾使用氟化氩来代替EUV完成了7nm工艺,但在产品生产周期、光学邻近效应矫正的复杂程度、工艺控制、良率等方面,相较使用EUV都有所不如。而在5nm或更先进的工艺领域中,EUV设备更被认为是不可或缺的。
西南证券分析师倪正洋6月17日报告指出,高端光刻机的突破需要物镜、光源、浸没式系统等核心组件和光刻胶、光刻气、光罩、涂胶显影设备、检测设备等诸多配套设施的协同发展。国内方面,在“02 专项”的大力支持下,近年来光刻产业链快速发展。
据上述报告整理,国科精密、启尔机电、华卓精科在物镜、浸没式系统和双工作台上通过02专项验收,福晶科技部分产品供货ASML。配套设施方面,华特气体、凯美特气实现光刻气突破,南大光电、晶瑞股份、雅克科技等纷纷布局中高端光刻胶及辅材,清溢光电,菲利华打破光罩领域国外垄断,精测电子、睿励科学、赛腾股份实现晶圆前道检测设备国产替代,芯源微涂胶显影设备入驻长江存储、华力等先进晶圆厂。在国内光刻产业链不断完善和突破下,预计上海微电子90nm以内的下一代光刻机突破在即。
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