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台积电在先进半导体工艺方面独步天下,但除了技术能力方面的原因,在台积电前研发处长杨光磊看来,东方文化也很关键。杨光磊在接受媒体采访时表示,优秀的工程师和有纪律的工作文化,是亚洲在先进半导体制造上的两大优势尤其是数十年来先后为美国、新加坡、中国台湾和大陆多地芯片厂商的工作经历使他深信,儒家文化与现代芯片制造完美契合”。台积电表示,美国工厂进度迟缓的主要原因,是缺乏高技能工人和成本过高。
由于半导体工艺越来越复杂,摩尔定律10多年来一直被认为放缓甚至失效,10nm以下制造难度加大,未来10年还要进入1nm以下节点,迫切需要更先进的技术。在这个领域,英特尔率先在22nm节点进入FinFET晶体管时代,在20A、18A节点上则使用了RibbonFET和PowerVia两项新技术,再往后又需要改变晶体管结构了,英特尔的目标是全新的2DTMD材料。这个过程可能需要很多年,英特尔的目标是2030年之后继续扩展摩尔定律,也就是进一步提升晶体管密度,提升性能,降低成本功耗等。
在半导体工艺进入7nm节点之后,EUV光刻机是少不了的关键设备,目前只有ASML能制造,单台售价10亿人民币,今年底还会迎来下一代EUV光刻机,价格也会大涨。光刻机的分辨率越高,越有利于制造更小的晶体管分辨率也跟光刻机物镜的NA数值孔径有直接关系,目前的EUV光刻机是NA=0.33技术的,下代EUV光刻机则是提升到NA=0.55。这还不排除未来正式商用的时候价格进一步上涨,毕竟还要好几年才能上市。
在先进工艺代工上,Intel很快会追上来,该公司4年掌握5代先进工艺的路线图正在推进,2024年就要量产20A、18A工艺了,等效于友商的2nm及1.8nm工艺。Intel的目标是2025年重新成为半导体工艺的领导者,其中1.8nm工艺至关重要,计划2024年下半年问世会用它来跟台积电、三星抢代工市场。假设Intel的1.8nm工艺明年下半年如期量产,但也不可能赶上骁龙8G4处理器了,至少要到骁龙8G5那一代,2025年的产品,如果大规模量产不顺利,甚至2026年的骁龙8G6才有戏,反正是急不来。
最近10年来半导体工艺发展放缓,摩尔定律被质疑已死,因为半导体制造无法做到2年密度翻倍的标准,不过AMD并不认为摩尔定律失效,AMD还在积极掌握更先进的工艺,比如2nm。AMDCEO苏姿丰日前在采访中透露,AMD没有考虑停止升级芯片光刻技术,工程师们已经努力掌握3nm工艺,现在他们的目光也投向了更先进的2nm工艺。基于之前泄露的路线图,AMD的2nm工艺很可能首发于Zen6架构,代号Morpehus,在此之前还会有4nm及3nm的Zen5没错,Zen5这一代会横跨两代不同的CPU工艺。
随着摩尔定律放缓,半导体工艺在10nm节点之后面临的挑战越来越多,核心一点就是制造困难导致的成本大增,3nm晶圆代工价格要达到2万美元,苹果都要摇头。代工价格贵也是没法的事,因为台积电等公司建设先进晶圆厂的投资也在暴涨,digitimes之前研究的结果显示,28nmg工艺建厂就要60亿美元,14nm工艺需要100亿美元到了7nm工艺要120多亿美元,5nm节点则要160亿美元,约合人民币1019亿元。这些补贴也会研发门槛更低、创业公司更容易进入的新技术,未来10年内希望能将芯片成本降低50%。
随着以手机、平板电脑为代表的新型消费电子市场需求的逐步兴起,以及汽车电子、工业应用、通讯电子等领域电子产品需求的持续提升,集成电路保持着快速发展的态势,带动了集成电路设计产业的发展。根据ICInsights数据统计, 2010 年至 2020 年,集成电路设计产业的销售额从 635 亿美元增长到了 1279 亿美元,年均复合增长率达到了7%。该项目的实施将有助于杰华特结合自有工艺,快速响应设计需求,提升高性能产品的研发能力与效率,实现公司技术及产品的差异化,并在新兴应用领域进行突破,进一步增强公司模拟芯片产品的市场竞争力。