密度和节距

在7nm节点，三星和台积电的工艺密度相似。从7nm移到5nm，三星已经公开了1．33倍的密度改进，而台积电已经公开了1．84倍的密度改进。显然，台积电的工艺密度将比三星高得多，英特尔的7纳米工艺（相当于5纳米代工工艺）要等到2021年才会到期，台积电的工艺密度将在2020年保持领先。

除了SRAM单元的大小为0．021μm2以外，TSMC没有提供任何细节。SRAM密度对于SOC设计通常很重要，在SOC设计中，SRAM通常占器件面积的一半以上。

使用标准单元创建逻辑设计。标准单元的高度是金属2节距（M2P）乘以单元轨高度（TH），而宽度是由接触多晶硅节距（CPP），电池类型以及工艺是否支持单扩散或双扩散来定义的。对于TSMC 7FF工艺，M2P为40nm，TH为6。尽管在标准单元中看到的是57nm，但CPP被指定为54nm，但是由于TSMC声明了其密度的提高，我们将54nm作为起点，该工艺支持双扩散中断（DDB）。通过我们之前讨论过的Intel密度度量标准来运行这些尺寸，可产生1．0185亿个晶体管／ mm2。

我听说台积电将在5nm处使用非常激进的28nm M2P，我也相信他们将继续使用6轨单元。一个5轨电池需要Buried Power Rails（BPR），而TSMC并未透露这是该过程的一部分，我还认为现在看到BPR尚为时过早。我还希望该工艺能够支持Single Diffusion Break（SDB），并在台积电7nm工艺的7FFP版本中添加了SDB，我相信他们会保持这种状态。最终结果是密度提高了1．84，CPP在49至50nm之间。如果我假设为50nm，我得到185．46 MTx ／ mm2的密度提高了1．82x。

图1展示了7FF与5FF的工艺比较。

图1．台积电5nm工艺密度图

EUV的使用

如我之前所述，本文提到了单个EUV层替代了＞ 4个ArFi，尽管演示文稿将此层修改为＞ 3个ArFi。本文和演示文稿均报告了使用10层EUV层的5纳米工艺，这意味着将取代30层以上的浸没层。如果5FF是通过多图案而不是EUV进行的，则这可能与所需的浸没层数有关。

在这篇文章中，展示了具有标准化单位的掩模层图，其中16FFC为1．00、10FF∽1．30、7FF∽1．44和5FF∽1．30。我相信台积电的7FF工艺是78片掩模，而5FF是70掩模。当我将遮罩估计值用于16FFC，10FF，7FF和5FF时，再重新画图，与论文中图像几乎一致。

我还相信，台积电的7FFP工艺有约5个EUV掩模，而5FF会有约15个EUV掩模。

另一个有趣的EUV评论，我听说三星对其关键层的EUV工艺使用了非常高的曝光剂量，而且我听说台积电（TSMC）的EUV剂量要低得多，台积电（TSMC）的吞吐量是三星的2倍以上。因此三星无法通过其EUV工具获得足够的晶圆吞吐量。在另一个会议上，我看到了IBM的演讲，他们讨论了与三星一起开发5nm工艺的问题。他们说，他们提高了EUV曝光剂量，直到获得良好的产量，然后将工艺转移给三星，以为三星将致力于降低剂量。听起来好像在降低EUV剂量之前，该工艺可能已经匆匆投入生产。

我一直期待着高迁移率通道有一段时间了，它将在pFET的5nm处引入硅锗（SiGe）高迁移率通道（HMC）。

当我拿到TSMC论文并通读时，他们谈论了HMC的复数形式，甚至有一个说HMC并显示nFET和pFET结果的图，他们进一步显示了没有界面缓冲层的硅上的HBC。在我看来，唯一符合此要求的答案是，台积电是否已为nFET和pFET器件都实现了锗通道，但我认为这还没有准备好。如果真是这样，这将类似于英特尔推出45nm的High K Metal Gates（HKMG）或22nm的FinFETs。

在台积电（TSMC）演讲之后，我问主持人nFET和pFET器件都是HHC还是nFET或pFET。演示者回答说，只有一种类型的设备具有HMC，尽管他不愿透露哪种。我相信几乎可以肯定，pFET是预期的SiGe通道。

结论

总结台积电已经开发出一种高密度5nm工艺，该工艺将在2020年提供业界最高的工艺密度，并使台积电成为逻辑工艺技术的当前领导者。