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7nm制程节点群雄纷争 鹿死谁手一战见分晓?

导读: 在一场将于12月举行的技术研讨会上,晶圆代工大厂台积电(TSMC)将与竞争对手Globalfoundries、三星(Samsung)结成的夥伴联盟,公开比较7奈米制程技术的细节。

  OFweek电子工程网讯:台积电将与竞争对手Globalfoundries/三星联盟公开比拚7奈米制程技术细节…

  在一场将于12月举行的技术研讨会上,晶圆代工大厂台积电(TSMC)将与竞争对手Globalfoundries、三星(Samsung)结成的夥伴联盟,公开比较7奈米制程技术的细节;后三家厂商的制程技术将会采用极紫外光微影(EUV)已达成令人印象深刻的进展,不过因为EUV量产方面遭遇的挑战,台积电看来会是率先让7奈米制程上市的半导体厂商。

  2016年度国际电子元件会议(International Electron Devices Meeting,IEDM)将于12月3日在美国旧金山举行;在该会议的一份摘要简介上,Globalfoundries与三星声称,藉由采用EUV,他们能为FinFET提供前所未有的:“最紧密多晶矽间距(44/48nm)以及金属化间距(36nm)。”

  上述的间距超越了英特尔(Intel)在8月份发表其10奈米制程时声称的56奈米电晶体闸极间距;当时Intel声称该间距在10奈米节点领先业界,并计划在明年量产。产业观察家则认为,台积电与三星还是可能会领先英特尔,因为后者已经延缓了发表新制程技术的速度,因为要追随摩尔定律(Moore’s Law)的脚步,变得越来越复杂且代价高昂。

  至于台积电则将在今年的IEDM介绍采用浸润式步进机(immersion stepper)在其7奈米制程节点生产的0.027μm见方 SRAM测试单元;该256Mit、6电晶体SRAM号称具备迄今最小的单元尺寸,而且支援:“耗电仅0.5V的完整读/写功能。”

  上述摘要呼应了台积电在9月份于美国矽谷的一场会议上对7奈米节点的首度着墨,表示该制程将会:“提供比台积电商业化16奈米FinFET制程高三倍以上的电晶体闸极密度,以及速度的提升(35~40%)或功耗的降低(>65%)。”

  市场研究机构VLSI Research总裁G. Dan Hutcheson表示:“7奈米制程显然是今年度IEDM的主角;关键讯息是,摩尔定律还未停止脚步,因为客户还在准备朝7奈米迈进。”

  三星在不久前发表其10奈米制程,表示将跳过一个采用目前浸润式微影技术的7奈米节点版本,不过将会推出采用EUV的7奈米节点,目标是在2018年底以前量产;而台积电则表示,该公司至少会在2017年限量生产采用浸润式步进机的7奈米制程。

  最终结果是,在18个月之后,IC设计业者会看到至少三种不同的7奈米制程,包括台积电与Globalfoundries分别推出的浸润式微影版本,以及Globalfoundries与三星联盟开发的EUV版本;英特尔尚未发表其7奈米制程细节,但预期电晶体密度将继续上升、每电晶成本还会进一步下降。

  根据IEDM的摘要,Globalfoundries与三星的7奈米节点为了加速讯号传输,将采用一个厚应变松弛缓冲虚拟基板(strain-relaxed buffer virtual substrate)上的双应变通道,结合张力应变(tensile-strained) NMOS与压缩应变(compressively strained) SiGe PMOS之强化,将电流分别拉升11%与20%;这种方法应用创新的沟槽式磊晶(trench epitaxy),将大幅扩展的接触区域电阻最小化。

  Globalfoundries在9月份时表示,该公司已经自行开发了采用浸润式步进机的7奈米制程,预计2018年量产;但该公司当时并未提及是否仍与三星在EUV版本上进行合作。Globalfoundries一位发言人表示,浸润式7奈米制程将达到1,700万电晶体闸极/每平方mm的逻辑密度。

  IEDM的摘要指出,台积电的7奈米制程将采用提升的源/汲极磊晶制程,收紧电晶体通道并仅减少寄生效应,此外采用创新的接触方法以及铜/low-k互连架构,具备不同的金属间距(pitch)与堆叠特性(stack)。

  晶片制造商之间的竞争日益白热化而且差距缩小,最新的市场变化显示,台积电与Globalfoundries/三星具备超越晶片产业龙头英特尔成为制程技术领先者的态势。而在近期之内,只有少数厂商能继续负担得起追随摩尔定律脚步所需的成本,估计应用于7奈米以下的EUV设备成本超越1亿美元。

  然而,EUV的晶圆产能、良率与可靠度仍远未达到量产要求;对此Hutcheson预期,相关问题可望在接下来两年解决:“比起四重图形(quad patterning),EUV已经具备量产价值,接下来两年该系统将会在晶圆厂进行测试,使其达到生产价值。”

 

责任编辑:Alvin
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