IEEE IEDM大会上,台积电官方披露了5nm工艺的最新进展,给出了大量确凿数据,看起来十分的欢欣鼓舞。
5nm将是台积电的又一个重要工艺节点,分为N5、N5P两个版本,前者相比于N7 7nm工艺性能提升15%、功耗降低30%,后者在前者基础上继续性能提升7%、功耗降低15%。
台积电5nm将使用第五代FinFET晶体管技术,EUV极紫外光刻技术也扩展到10多个光刻层,整体晶体管密度提升84%——7nm是每平方毫米9627万个晶体管,5nm就将是每平方毫米1.771亿个晶体管。
台积电称5nm工艺目前正处于风险试产阶段,测试芯片的良品率平均已达80%,最高可超过90%,不过这些芯片都相对很简单,如果放在复杂的移动和桌面芯片上,良品率还做不到这么高,但具体数据未公开。
具体来说,台积电5nm工艺的测试芯片有两种,一是256Mb SRAM,单元面积包括25000平方纳米的高电流版本、21000平方纳米的高密度版本,后者号称是迄今最小的,总面积5.376平方毫米。
二是综合了SRAM、CPU/GPU逻辑单元、IO单元的,面积占比分别为30%、60%、10%,总面积估计大约17.92平方毫米。
按照这个面积计算,一块300mm晶圆应该能生产出3252颗芯片,良品率80%,那么完好的芯片至少是2602个,缺陷率1.271个每平方厘米。
当然,现代高性能芯片面积都相当大,比如麒麟990 5G达到了113.31平方毫米。
按照一颗芯片100平方毫米计算,1.271个每平方厘米的缺陷意味着良品率为32%,看着不高但对于风险试产阶段的工艺来说还是完全合格的,足够合作伙伴进行早期测试与评估。
另外,AMD Zen2架构每颗芯片(八核心)的面积约为10.35×7.37=76.28平方毫米,对应良品率就是41%。
台积电还公布了5nm工艺下CPU、GPU芯片的电压、频率对应关系,CPU通过测试的最低值是0.7V、1.5GHz,最高可以做到1.2V 3.25GHz,GPU则是最低0.65V 0.66GHz、最高1.2V 1.43GHz。当然这都是初步结果,后续肯定还会大大提升。
台积电预计,5nm工艺将在2020年上半年投入大规模量产,相关芯片产品将在2020年晚些时候陆续登场,苹果A14、华为麒麟1000系列、AMD Zen4架构四代锐龙都是妥妥的了,只是据说初期产能会被苹果和华为基本吃光。
半导体工艺的进步一直备受关注,尤其是国产半导体技术差距依然很大,每一步都走得很艰难,每一步都令人鼓舞。
日前,韩国媒体报道称,国内最大代工厂中芯国际的董事长周子学博士在韩国访问期间透露,已经与荷兰光刻机巨头ASML解决了7nm EUV极紫外光刻机的供应问题。
不过,中芯国际方面发表声明称,《BusinessKorea》等韩国媒体发布的报道中“引用”了中芯国际董事长周子学博士在韩国参会时对EUV事宜的表态,此类报道违背事实,纯属捏造。
中芯国际强调,周子学董事长仅参加了本月“中韩工商领袖和前高官对话”内部会议环节,期间并未接受任何媒体采访,在发言中也从未提及EUV事宜。
至于EUV光刻机的具体进展,中芯国际未披露更多详情。
去年上半年层有外媒报道称,中芯国际已经向ASML订购了一台EUV光刻机,单价1.2亿美元,预计2019年初交付,但在不久前又有说法称,ASML已停止对中芯国际供应EUV光刻机,ASML则回应称不是停供而是延期,主要是在准备该国政府的出口申请文本工作。
对于这一事件,中芯国际方面始终保持沉默,可能是涉及到商业合作机密,不便对外公开,我们也只能继续期待了。
中芯国际声明全文如下——
中芯国际关于韩国媒体涉EUV不实报道的声明
近日,《BusinessKorea》等韩国媒体发布报道,“引用”中芯国际董事长周子学博士在韩国参会时对EUV(极紫外光刻机)事宜的表态。中芯国际对此郑重声明,此类报道违背事实,纯属捏造。周董事长仅参加了本月“中韩工商领袖和前高官对话”内部会议环节,期间并未接受任何媒体采访,在发言中也从未提及EUV事宜。
对于杜撰及传播谣言的媒体和个人,公司表示强烈谴责,将保留诉诸法律追责的权利。
特此声明。
中芯国际集成电路制造有限公司
2019年12月9日
关于生产工艺,这几天还有个很有趣的话题:一个平常很难引起关注的奔腾处理器,最近突然成了焦点,它就是22nm的老奔腾。
11月27日,Intel发布产品变更通知,宣布退役22nm工艺、Haswell四代酷睿家族的奔腾G3420处理器,但是十天后,Intel又宣布取消奔腾G3420的退役,会继续供货。
要知道,奔腾G3420可是2013年第三季度发布的,距今已经六年多了,它的规格还是22nm工艺、双核双线程、主频3.2GHz、三级缓存3MB、核显HD、内存DDR3/L-1600、热设计功耗35W,放在今天堪称恐龙级的。
按理说,它早就该退役了,同时代的产品也基本走光了,但是为何Intel直到如今才宣布它的退役,又突然“反悔”?
对于这一变化,Intel终于向媒体做出解释,但和我们预期得不太一样。
Intel表示,奔腾G3420的退役通知是失误放出的,Intel没有计划更改奔腾G3420的路线图,产品会继续供应。
不过奇怪的是,以往产品变更通知有错误,Intel都会很快撤回或者修正,但是这一次,奔腾G3420退役、取消退役的通知依然挂在官网上,没有任何变动,Intel的解释似乎有些“言不由衷”。
如果这次反复不是失误,那么唯一的解释就是:Intel 10nm产品迟迟无法铺开,14nm产品却持续严重缺货,短期内仍然无解,在入门级领域继续靠一颗古老的奔腾撑场面,是非常无奈也是合情合理的做法,奔腾G3420还不能走。
在此之前,Intel曾将部分芯片组的工艺从14nm退回到22nm,比如H310C、B365,也都是缺货惹的祸。
而为了加强新工艺的研发,Intel最近特备招揽了前GlobalFoundries CTO、前IBM微电子业务主管Gary Patton博士。
Gary Patton博士在半导体工艺方面造诣深厚,早些年就在IBM挑大梁,2015年GF收购了IBM晶圆制造业务,他也随即进了GF,担任CTO,一直负责尖端工艺的研发。
只不过,GF已经改变投资策略,直接取消了7nm、5nm等更新工艺的研发,不再与台积电、三星正面对抗,改而专注于利润率更高的14/12nm工艺,以及专用性的22FDX、12FDX。
这样一来,Gary Patton这样的顶尖人才就失去了用武之地,离开已是必然,而苦于工艺“落后”的Intel正是最佳去处。
Gary Patton加盟Intel后将担任企业副总裁、设计实现总经理,直接向Intel CTO Mike Mayberry汇报,主要负责建设生态系统、部署特定工艺,以及处理器设计套件开发(PDK)、IP、工具等,促成新工艺满足预设的性能、成本、上市时间需求。
目前,Intel尚未官宣招募Gary Patton,不过在GF的网站上,Gary Patton的名字已经消失。