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搶攻 5 納米制程節點 臺積電先進制程掌握效能與功耗提升

2018-05-10
關鍵詞: 臺積電 制程 晶圓 芯片

  晶圓代工龍頭臺積電,日前在美國加州圣荷西所舉行的年度技術研討會上,除了宣布將推出晶圓堆疊(WoW)的生產技術,以及多項新型晶圓封裝技術之外,也在先進制程的進展上說明各項發展。其中包括 7 納米(7FF)制程將在 2018 年量產,而將用 EUV 及紫外光技術的 7 納米強化版(7FF+)也將在 2019 年初量產。甚至,更先進的 5 納米(5FF)制程也將在 2020 年正式生產,而該制成節點也將會是臺積電第 2 個采用 EUV 技術的制程節點。

  根據臺積電的說法指出,2018 年量產的 7 納米制程,在年底前有 50 個以上的設計定案 (tap out),其中包含了 CPU、GPU、AI 加速芯片、加密貨幣 ASIC 芯片、網絡芯片、游戲機芯片、5G 通訊芯片、以及車用 IC 等等產品。而 7 納米制程與兩世代之前的 16 納米(16FF+)制程相較,能提供 30% 的效能提升,降低 65% 耗能,閘極密度則能提高 70% 以上。

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  至于,將制程提升到采用 EUV 技術的 7 納米強化版(7FF+)制程節點時,則能將閘極密度再提升 20%、功耗再降 10%,不過,在效能上顯然沒有完全的提升。原因是這新節點制程還不是完全的步驟,而且這些進展都還需要使用新的標準單元 (standard cells) 來完成。目前,臺積電已經將 7 納米強化版節點基礎 IP 進行矽驗證。但是,其中的部分關鍵功能區塊還是要等到 2018 年底,或是到 2019 年初才能達到完成階段,包括 28-112G serdes、嵌入式 FPGA、HBM2 與 DDR 5 界面。

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  而在到更先進的 5 納米制程節點部分,臺積電表示,預計將在 2019 上半年展開風險試產,并且以手機與高性能運算芯片應用為主要對象。臺積電進一步強調,相較于不采用 EUV 技術的 7 納米制程來說,5 納米制程的閘極密度號稱可提高達 1.8 倍,功耗預期降低 20%、效能則是約增加 15%。而未來如果采用極低閾值電壓 (ELTV) 技術,在效能提升方面有可能達到 25% 的水準。不過,當前臺積電并未提供 ELTV 技術的細節。

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  而就以上臺積電的說明可以看出,臺積電在接下來的先進制程接點上,包括 7 納米加強版及 5 納米制程都將導入 EUV 技術,才有可能達到產品的品質與生產目標。因此,在臺積電投資超過新臺幣 7,000 億元于南科設立的晶圓 18 廠廠區中,將會大量的導入 EUV 設備。不過,對此臺積電也坦承,目前他們的 EUV 光源的平均每日功率水準僅為 145 W,不足以用于商業用途。而借由某些工具的輔助,可使得 EUV 的功率提升至 250W,而臺積電的目標則是在 2019 年能將 EUV 的功率提升到能進行大量生產的 300W 水準。


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