去年年底，外媒稱7nm制程成本太高，僅蘋果、三星考慮在2018年采用7nm工藝。如今看來，IC廠商在7nm的布局速度超出預(yù)期，Digitimes最新報(bào)告顯示，麒麟980將采用臺(tái)積電7nm工藝，有望成為首批量產(chǎn)的7nm SoC。同時(shí)，三星提前半年利用EUV(極紫外光刻)設(shè)備完成了7nm 芯片工藝研發(fā)，高通的驍龍5G芯片將成為7nm LPP工藝的首批嘗鮮者。一線IC設(shè)計(jì)和晶圓代工廠商針對(duì)7nm的“卡位戰(zhàn)”蓄勢待發(fā)。

“目前7nm制程還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和定義，但基本可以確定臺(tái)積電、三星、英特爾走在了第一陣營?！睒I(yè)內(nèi)專家莫大康告訴《中國電子報(bào)》記者。

IC巨頭積極布局7nm

據(jù)全球第二大晶圓代工廠格羅方德計(jì)算，7nm制程工藝可以讓芯片面積大幅減少，同等晶體管下，7nm芯片是14nm芯片的1/2.7，從而帶來芯片功耗的降低和計(jì)算頻率的提升。由于成本壓力，7nm不會(huì)出現(xiàn)“一哄而上”的局面，但一線IC廠商已先后宣布7nm制程計(jì)劃。

高性能計(jì)算是先進(jìn)工藝的追隨者。目前，F(xiàn)GPA陣營的賽靈思宣布在自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)采用臺(tái)積電7nm工藝，首款產(chǎn)品預(yù)計(jì)2018年流片，2019年交付市場，最新公布的112G PAM4 收發(fā)器技術(shù)同樣采用臺(tái)積電的7nm工藝。聯(lián)發(fā)科的ASIC產(chǎn)品線計(jì)劃在本月推出業(yè)界首款通過7nm FinFET硅驗(yàn)證的56G PAM4 SerDes IP。

2017年正式推出AI芯片的比特大陸也將7nm納入制程版圖。記者向比特大陸求證得知，比特大陸已經(jīng)擁有7nm設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃在第五代TPU芯片使用7nm工藝，預(yù)計(jì)2020年面市。同時(shí)，記者了解到，AMD將在下一代顯卡使用7nm工藝，英特爾的自動(dòng)駕駛芯片EyeQ5也計(jì)劃使用7nm制程。

對(duì)于手機(jī)龍頭，7nm制程不失為推動(dòng)尖端機(jī)型升級(jí)，卡位高階市場的手段。麒麟980、蘋果A12、驍龍855都有望使用7nm工藝，并裝備在華為、蘋果、高通下一代旗艦機(jī)型。手機(jī)中國聯(lián)盟秘書長王艷輝向記者指出，隨著制程越來越先進(jìn)，成本會(huì)急劇攀升，投資規(guī)模越來越大，一線廠商的優(yōu)勢會(huì)更加明顯。

制程的晉升意味著更低的功耗、更快的運(yùn)算速度和更小的芯片尺寸，但I(xiàn)C設(shè)計(jì)或制造廠商不一定跟進(jìn)每一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)，例如格羅方德選擇計(jì)劃從14nm直接進(jìn)入7nm，跳過10nm制程。目前來看，主要IC廠商都有7nm布局計(jì)劃。芯謀研究總監(jiān)王笑龍向記者指出，7nm是一線IC設(shè)計(jì)廠商不會(huì)繞開的節(jié)點(diǎn)。從技術(shù)來看，7nm在數(shù)據(jù)的處理和傳輸具有明顯優(yōu)勢，尤其適用于高性能計(jì)算芯片;從市場來看，產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格的不斷演進(jìn)是避免價(jià)格戰(zhàn)的有效手段，廠商只有晉升規(guī)格才能保持價(jià)位。

但是，7nm的推進(jìn)過程也面對(duì)不確定因素。

首先是7nm的標(biāo)準(zhǔn)。英特爾高層曾在“精尖制造日”表示，友商10nm制程技術(shù)的晶體管密度只相當(dāng)于英特爾14nm制程晶體管密度，制程技術(shù)應(yīng)該以實(shí)踐來度量。從側(cè)面反映IC廠商在先進(jìn)制程的度量標(biāo)準(zhǔn)和命名上尚未取得共識(shí)。

某剛剛采用英特爾14nm技術(shù)的解決方案提供商告知記者，英特爾14nm工藝的線距都在14nm，最窄線距在10nm以內(nèi)，而友商存在以最窄線距命名技術(shù)節(jié)點(diǎn)的情況，所以英特爾的14nm可以與“友商”的10nm對(duì)標(biāo)。

其次，IC廠商會(huì)在7nm推出多款產(chǎn)品，還是僅僅作為向5nm的過渡，取決于該制程的性價(jià)比。王艷輝向記者指出，7nm或許會(huì)對(duì)10nm造成沖擊，但不一定會(huì)對(duì)14nm造成擠壓，因?yàn)?4nm仍是性價(jià)比較好的制程。IC設(shè)計(jì)廠商會(huì)在7nm“停留”多久，關(guān)鍵在于廠商對(duì)良率、功耗、成本的把控能力。

臺(tái)積電、三星、英特爾進(jìn)入7nm第一陣營

去年年底，臺(tái)積電共同CEO劉德音表示，7nm制程已有超過40個(gè)客戶。在今年年初的投資者大會(huì)上，臺(tái)積電又透露出已經(jīng)獲得超過50家客戶訂單的消息，涵蓋智能手機(jī)、游戲主機(jī)、處理器、AI應(yīng)用、比特幣礦機(jī)等等。按照計(jì)劃，臺(tái)積電已于去年第四季度進(jìn)行7nm風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)，預(yù)計(jì)今年第二季度開始量產(chǎn)。

面對(duì)臺(tái)積電在市場占有的全面優(yōu)勢，三星將希望寄托在EUV技術(shù)。EUV采用波長為10～14nm的極紫外光作為光源，可使曝光波長降到13.5nm，在二次圖片成形等技術(shù)中，曝光過程可能重復(fù)2～3次，但EUV技術(shù)可以一次完成，起到簡化工藝流程、縮短生產(chǎn)周期的作用，被視為在先進(jìn)制程延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵。據(jù)韓媒報(bào)道，三星已經(jīng)利用EUV設(shè)備完成對(duì)7nm工藝的研發(fā)，比原定計(jì)劃提前半年，為工藝改良和升級(jí)留有更加充足的時(shí)間。2月23日，三星動(dòng)工建設(shè)新的EUV產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2019年下半年完工，2020年投產(chǎn)。

三星是否能通過EUV實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)積電的反超呢?莫大康向記者指出，EUV不僅是購入光刻機(jī)，還要走通一整條產(chǎn)業(yè)鏈，掩模版、檢測儀器都要做出變化，目前EUV技術(shù)還不成熟，存在光源功率不足等問題，三星采用EUV是一條冒險(xiǎn)的路。而代工出身的臺(tái)積電在工藝水平、第三方IP、后端工藝制程都是強(qiáng)者，加上臺(tái)積電預(yù)計(jì)7nm的收入貢獻(xiàn)比例將達(dá)到10%，量產(chǎn)可能走在三星前面。

雖然在7nm沒有傳出太多動(dòng)作，英特爾仍是三星、臺(tái)積電不可忽視的對(duì)手。英特爾在精尖制造日公布的數(shù)據(jù)顯示，其10nm工藝的鰭片間距、柵極間距、邏輯晶體管密度均優(yōu)于友商。莫大康向記者指出，英特爾每年研發(fā)投入在一百億美金以上，在FinFet等關(guān)鍵工藝技術(shù)均走在前列，英特爾主要是IDM廠商，雖然有代工業(yè)務(wù)，卻不急于向外界通報(bào)進(jìn)展，但從目前的工藝進(jìn)程看，臺(tái)積電、三星、英特爾已經(jīng)走在第一陣營。

7nm不是先進(jìn)制程的最終賽點(diǎn)，3-5nm制程已經(jīng)進(jìn)入臺(tái)積電和三星的視野。臺(tái)積電計(jì)劃從2020年開始量產(chǎn)5nm12寸晶圓，計(jì)劃生產(chǎn)5nm制程的晶圓十八廠第一期廠房已于今年年初在南部工業(yè)科學(xué)園區(qū)動(dòng)工，預(yù)計(jì)2020年年初進(jìn)入量產(chǎn);二期、三期廠房預(yù)計(jì)在2020年、2021年分別進(jìn)入量產(chǎn)。待2022年第一、二、三期廠房全部進(jìn)入量產(chǎn)，年產(chǎn)能預(yù)估超過100萬片。同時(shí)臺(tái)積電承諾，未來3nm廠房也將在南部科學(xué)園區(qū)建立。三星也在去年聯(lián)合IBM、格羅方德開發(fā)了可打造5nm芯片的制程。

但5nm技術(shù)還不成熟，近期 EUV技術(shù)爆出在5nm節(jié)點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)隨機(jī)缺陷。業(yè)界專家向記者表示，5nm不僅是技術(shù)問題，也是經(jīng)濟(jì)問題，如果5nm不具備性價(jià)比，即便一線廠商也僅會(huì)讓高端產(chǎn)品追隨先進(jìn)制程的演進(jìn)。

“推動(dòng)工藝技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵是性價(jià)比，制程越到后面，性價(jià)比就越關(guān)鍵?！蹦罂嫡f。