14nm工艺制程竞赛:六仙过海各显神通

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摩尔定律即将敲响终止的音符,业界对于半导体业的前景也产生了各种看法,其中从大的方面,包括从工艺来看,在14nm之后如何往下走,包括10nm、7nm甚至5nm以及450mm硅片的进程等。显然时至今日尚没有非常清楚的路线图,但是硅基半导体之后采用什么材料仍值得人们期待。

英特尔:继续执行“Tick-Tock”发展策略

英特尔预计2014年导入14nm制程量产,2015年导入10nm制程,并计划于2017年达到7nm。

据英特尔已经公布的工艺路线图显示,在2013年时将实现14nm,之后FD-SOI是22nm强势候选技术

尽管SOI技术有优势,但继续往14nm及以下节点走时可2014年推出16nm FinFET工艺

台积电的着眼点不仅在于工艺制程的缩小,同样也聚焦在CoWoS即所谓3D IC制造上。

台积电**技术官兼研发副总裁孙元成在2013年4月已经透露其官方的CMOS工艺路线图,从2013年先进的20nm平面SoC开始,至2014年台积电将采用16nm节点的FinFET工艺制程,使用低供电电压,从0.8V降至 0.6V,从而使超低功耗处理器如ARMv8尽可完成14nm FinFET测试芯片流片

三星的14nm FinFET工艺设计套件已经提供给客户,相关产品设计也可开始提供,但三星并未披露会何时投入量产。

三星是全球DRAM与NAND闪存都居**位的存储器制造大厂,实力非凡。近年来由于移动市场的兴起,存储器的需求已不如从前。三星要争先的意识非常强烈,它迅速积极地转型到逻辑工艺,并在美国奥斯汀累计投资达60亿美元兴建12英寸晶圆厂。由于三星电子的产业链很完整,自身生产终端电子产品包括智14nm和10nm都将导入FinFET

格罗方德的10nm与14nm XM都是所谓的混合制程,10nm就是运用14nm的设备与设计工具,制造线宽约为10nm的芯片。

格罗方德的目标很高,技术长苏比(SubiKengeri)认为移动装置电子产品内的芯片对于晶圆先进制程的需求将会高度增长,依2011年到2016年的预测,40nm以下先进制程的晶圆年复合成长率达37%,到2016年时产值在全球晶圆代工的比重将高达60%。

为了抢攻这一波移动商机,格罗方德在2012年已经开始准备14nm XM制程,计划于2014年量产,并宣布它的10nm制程将在2015年量产,两种制程都将导入FinFET的3D工艺。

格罗方德的10nm与14nm XM都是所谓的混合制程,例如14nm就是采用20nm的设备与设计工具做出线宽14nm的芯片,10nm就是运用14nm的设备与设计工具,制造线宽约为10nm的芯片。

相较于台积电暂先不做14nm制程,而是推出16nm FinFET,苏比认为公司之所以开发14nm制程,是因为英特尔不断进军移动市场,使得台积电公司的客户感受到巨大的压力。

格罗方德预计20nm制程在2013年下半年推出,与台积电几乎同步,公司的12英寸厂包括德国德勒斯登的晶圆一厂(Fab1)与纽约八厂(Fab8),各有4万片与6万片的月产14nm FinFET工艺推出时间可一种是如英特尔表示会在22nm制程中开始采用FinFET结构的三栅晶体管技术。另一种是如IBM、意法半导体等公司表示考虑在22nm制程节点时采用FD-SOI或者FD-UT SOI全耗尽技术。IBM公司曾经在前两年展示了一种基于超薄的FD-UT SOI工艺。此种工艺技术的优点是仍然基于传统的平面型晶体管结构,不过这种工艺的SOI的硅层厚度非常薄,在5nm~6nm之间,这样便于形成全耗尽(FD)结构,能够显著减小短沟道效应(SCE)的影响。

尽管英特尔与IBM双方采用的工艺技术路线不尽相同,然而市场经济是公平的,双方都会各展所长,根据市场需求做出权衡。

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