訂閱電子報∣ 友善列印字體大小 文章分享-Facebook 文章分享-Plurk 文章分享-Twitter
5nm戰鼓擂響 良率和成本問題首當其衝
獲取產業訊息零時差!立即訂閱電電公會電子報。

雖然摩爾定律如今已逼近極限,但晶片制程的戰火並未因此停歇。眼下,全球晶片市場針對7nm的商戰才剛剛開啟,但為爭奪下一代晶片制程的制高點,急不可耐的晶片製造巨頭們又悄然敲響了5nm的戰鼓。

5nm之戰,台積電自然是首當其衝,早前臺積電就曾披露其位於台南的18廠於2018年1月就已動工的消息。2019年中旬,台積電魏哲家也公開表示台積電設備已經布建到位,生態系統設計也已經完成,並且已有客戶開始在其技術基礎上設計產品。與自身的7nm工藝相比,其5nm電晶體密度將有80%的提升,運算速率也將提升20%,功耗則降低30%,預計最快在2020年第一季度為蘋果生產iPhone所用的基於自家5nm工藝的處理器。據記者獲悉,截止2019年10月底,台積電5nm的風險試產的良率已經達到50%,月產能最初預計每月為4.5萬片。

作為台積電強勁對手的三星,自然在5nm上也毫不示弱。在2019年10月底發佈的Q3財報中,三星也提到了其5nm EUV工藝已經進入流片階段,5nm LPE(5nm Low Power Early)工藝將在今年內完成流片,並於2020年上半年投入量產。據悉,三星的5nm LPE工藝沿用了7nm LPP(Low Power Plus)工藝的電晶體和SRAM,性能相比7nm增強了10%,邏輯效率提升25%,功耗也將降低20%。同時,三星也在10月宣佈自己與ARM和Synopsys合作開發一整套優化工具及IP的消息,以讓三星能在5nm工藝的基礎上快速打造基於ARM Herculues CPU核心的晶片。

針對當前業界5nm的進展,業內資深人士徐韶甫表示:“其實,2019年年底就已經開始有一些5納米的試產,但是在2020年則是會形成5納米的量產計畫,主要是在AP方面的一些產品。而台積電在5納米這方面,總體規劃現在還是蠻積極的,雖然初期它不會那麼多,只有15K到20K,但是持續後面總體的規劃確實是相當驚人,預計2020年底前臺積電的月產能規劃將達到6-7萬張晶圓。而三星在初期會以10K左右的少量量產來做,但後續隨著良率和成本的優化也會進一步擴產。”

從7nm躍升到5nm,自然也將面臨更多的挑戰,最典型的就是良率問題。畢竟,縱使是目前當紅的7nm,也正備受該問題的困擾,MediaTek無線通訊事業部總經理李宗霖在接受記者採訪時表示:“7nm確實是比較新的制程,國際大廠商都在用。制程的性能表現讓我們的客戶驚喜不已,雖然我們在2020年第一批和第二批的晶片產能上確實是有些壓力,但是我們認為,產能在友商的支援下,給客戶的供應應該差距不太大。相信2020年下半年,我們在產能的部分會有比較大的斬獲。同時,我們也看到競爭對手在韓國量產的產品,在良率上的表現沒有那麼好,雖然我們這邊開始有困難,但是問題不大,後續會有效得以解決。”

關於5nm的問題,李宗霖也從應用的角度以5G晶片舉例到:“5G的特性眾所周知,Modem本身的複雜度是過去的5-10倍,而且5G晶片其中還有其他各種各樣的IP,比如CPU、GPU、APU等等。這些都會提升晶片耗電的問題,我們認為想要解決這類問題就需要用到7納米甚至更好的5nm制程。其實到越先進的制程,它所需要的開發時間就越長,而聯發科技在5nm上目前也已經推進了相當一段時間,但暫時還很難去講其中的問題。不過,在制程上我們是長期與制程領域的領導廠商合作,相信能把我們的制程能力不斷往前退升和前進,通過這種方式我們的晶片可以做得越來越好。”

良率之外,成本自然也是從晶片製造到晶片設計廠商在5nm制程上面臨的重要挑戰。根據AMD提供的資料顯示,如果將45nm的成本算作1,32、28nm節點就已經開始提升,到了20nm節點成本就達到了過去的兩倍,7nm躍升為4倍,未來的5nm可能將會達到45nm時代的5倍左右。這也註定了5nm在未來相當長的一段時間內,只能是晶片巨頭們的舞臺,畢竟如此昂貴的價格不是中小型晶片廠商負擔得起的。

訂閱電子報 友善列印 字體大小:
獲取產業訊息零時差!立即訂閱電電公會電子報。