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看完了三星,再来看台积电。台积电方面10nm进展没有三星这么激进,台积电目前主推的CNL10FF工艺已经在公司的GigaFabs 12/15两个晶圆厂内获得了生产许可,产能在2017年开始爬坡。台积电计划在2017年使用10nm工艺制造40万片晶圆。考虑到台积电是苹果、英伟达等无晶圆厂商的主要代工企业,因此苹果新一代iPhone和英伟达的新产品将有可能是用10nm工艺。
台积电在10nm工艺上的进展也很迅速。需要说明的是,由于台积电在16nm工艺上比较谨慎,前面还有个半代的20nm工艺试水,因此16nm相比前代28nm(实际上台积电的20nm工艺和16nm工艺所使用的掩模尺寸相同)实际面积缩减不到50%,而同期三星做到了50%缩减—请注意,这并不意味着台积电16nm工艺制造的产品面积一定会比三星14nm工艺制造的产品面积大。虽然掩模尺寸一样,但相比没有启用FinFET技术的20nm,16nm FinFET在功耗和性能上还是非常卓越的。台积电的16nm推出了两个版本,分别是16nm FF和16nm FF+,后者相比前者进一步优化了FinFET,同时在功耗和漏电控制方面进行了优化,整体性能得到了很大提升。
在10nm时代,由于整体换用了全新的工艺(再加上20nm到16nm转换时台积电步子迈得小了一点),因此最终台积电的10nm FF相比目前广泛使用的16nm FF除了在功耗上有40%的优势、性能上有20%的优势外,面积上则带来了高达50%的面积缩减(相比之下三星的10nm对比14nm面积缩减只有大约30%)。芯片面积的缩减在注重成本的产品上非常重要,这意味着一张晶圆能够切割出更多的芯片,实现更低的成本。不过,台积电目前只规划了一代10nm产品,并没有像14nm那样至少规划2代产品出来。台积电在10nm上进入得比三星稍晚了一点,但是即将在7nm上迎头赶上—台积电计划在2018年就进入7nm时代,推出CLN7FF工艺。7nm工艺被认为是继28nm、14nm后的又一个重要的工艺节点,因此颇受各大厂商的关注。
格罗方德之前在14nm工艺上没有作出重要的技术突破,在14nm之后,格罗方德深入研究10nm并最终决定跳过它。对于格罗方德的做法,业内猜测可能有如下两个原因:
一是格罗方德经过衡量,认为10nm工艺的技术优势相比目前格罗方德推出的14nm LPP并不显著,商业权衡并不划算。目前,由于半导体工艺越来越复杂,不同代次之间如果能实现比较大的PPASC(电力、性能、面积、进度和成本)差距还好,否则不同代次之间差距不大导致客户投片也不够积极(新版本工艺往往贵很多)。从各家10nm工艺能带来的PPASC来看,功耗方面的收益大约在30%,面积减少也大约在30%(台积电除外),至关重要的性能提升大约只有10%~20%,尤其是三星系的工艺。
格罗方德从三星处获得了14nm的工艺,如果大费周章再次升级到10nm后只能在性能方面提升大约10%的话,那么这个买卖无疑是不够划算的。再者从时间来看,10nm看起来更像是介于16/14nm工艺到7nm工艺之间的一个过渡版本,存在的时间不会太长,长则3年,短的话可能2年左右就会被7nm工艺所替代,7nm相比10nm的改进,跟后者针对14nm的改进更“翻天覆地”。因此,从10nm为厂商带来的收益和投入的资源来看,对格罗方德来说吸引力不大。
▲格罗方德工厂和接近制造完成的晶圆
▲EUV技术在消除衍射现象、提高精度方面几乎是决定性的。
另一个是较少的客户、较慢的进度和成本投入导致格罗方德决定跳过10nm代次。格罗方德和三星、台积电等厂商不同的是,客户目标群体较小,高性能产品上的主要客户就是AMD,因此,AMD在产品上的策略就直接左右了格罗方德在制程上的选择。目前台积电已经宣布的10nm工艺已经有诸如高通、苹果、联发科这样的企业青睐,三星也是如此,即使三星没有像台积电那样拿下如此多的厂商订单,自家Exynos系列SoC也会占据大量10nm的产能,完全不愁没人用。对格罗方德来说,如果AMD不青睐10nm,自己也没有招揽到足够多的客户,10nm的意义就几乎不存在了。既然格罗方德决心跳过10nm,那么必将把所有的筹码都压在7nm上。格罗方德的7nm产品,后文还会给出介绍。