聯電在2018年時已放棄對12nm製程的研發,當時還是全球第二大晶片代工廠的格羅方德也隨後宣布放棄7nm FinFET工藝的研發。 如今,縱觀全球的晶圓代工廠(Foundry)和IDM模式(Integrated Device Manufacture),實際有能力生產7nm及更小晶片製程的只有台積電、三星以及稍晚一步的英特爾(7nm已taped-in)。 晶圓代工(Foundry)是半導體產業的一種商業模式,指接受其他無廠半導體公司(Fabless)委託、專門從事晶圓成品的加工而製造積體電路,並不自行從事產品設計與後端銷售。 以台灣來看,強攻第三代半導體的集團分別有中美晶集團、漢民集團、廣運集團。
- 英特尔CEO基辛格表示,从2021年至2025年,每年至少将推出一款新CPU,并希望到2025年实现工艺性能领先。
- 台積電與美光的合作,有其客觀的產業環境與條件,一方面是記憶體三強中,三星及海力士都是與台灣處於競爭狀態的韓商,另外日商鎧俠沒有DRAM;至於美光目前生產基地幾乎都在台灣,與台灣合作有地利之便,因此美光顯然是台積電現階段的最佳選擇。
- 先進製程可以理解為同樣功耗、尺寸下可以獲得更好的性能,但在工業以及軍事領域,對晶片的功耗、發熱和占用面積上並沒有手機、平板那麼苛刻,它們更關注的是晶片在各類極端環境下的可靠性和耐久度。
- 摩爾定律指的是,每 18~24 個月,積體電路上可容納的元件數目便會增加一倍,晶片的性能也會隨之翻一倍。
- 市場上對於成熟製程其實未有明確的定義劃分,但以7奈米作為分水嶺,以降包括5奈米及3奈米等稱之為先進製程,而7奈米以上則包括16奈米及28奈米等可稱為成熟製程(mature process),同時基於兩種不同製程在晶片體積上的不同,終端應用需求也有顯著差異。
进入Core i时代后,英特尔通过将核芯显卡和CPU进行捆绑销售,利用CPU的庞大市场份额,确立了公司在集成GPU领域的寡头垄断地位,在此过程中AMD的APU一直是酷睿的直接竞争对手。 不同于特斯拉自动驾驶追求软硬件的高度契合,英伟达的方案更追求开放性。 公司在汽车领域的合作伙伴以软件服务和轿车居多,分别达到了76家和42家。 同时,公司与大众、丰田、本田、奔驰、宝马、奥迪、沃尔沃、马牌、滴滴、采埃孚、蔚来、小鹏、图森等世界知名公司建立了强力的生态。 过去20多年里,GPU的基本需求源于视频加速,2D/3D游戏。 随后GPU运用自身在并行处理和通用计算的优势,逐步开拓服务器、汽车、矿机、人工智能、边缘计算等领域的衍生需求。
先進製程: IC 製程微縮,阻障層有相對增加電阻的風險
回到 IC 製造的工作流程介紹,前面提及過去製作電路的方法,是將所有的電子元件手工連接起來,而相較之下積體電路的優勢,就在於他是直接依照設計好的電路圖,一口氣將所有電子元件整合在一起。 GaN 應用領域則包括高壓功率元件(Power)、高射頻元件(RF),Power 常做為電源轉換器、整流器,而平常使用的藍牙、Wi-Fi、GPS 定位則是 RF 射頻元件的應用範圍之一。 另外,SiC 本身是「同質磊晶」技術,所以品質好、元件可靠度佳,這也是電動車選擇使用它的主因,加上又是垂直元件,因此功率密度高。 在半導體材料領域中,第一代半導體是「矽」(Si),第二代半導體是「砷化鎵」(GaAs),第三代半導體(又稱「寬能隙半導體」,WBG)則是「碳化矽」(SiC)和「氮化鎵」(GaN)。 以上述台積電所取得的優勢,加上若以推估今年全年EPS,其本益比偏低,市場搶進台積電自然有其道理,不過在台積電連日強漲,28日開盤漲幅逼近漲停,盤中漲勢收斂,須慎防獲利了結賣壓。 經濟日報每日透過專業記者群,將國內、全球、兩岸、財經、產業、觀點、股市、企管、經營等資訊與分析,匯整成即時、精確與最精闢的內容,為財經業界每日必讀的數位全媒體。
另外,据台湾地区“中央社”消息,台积电规划 2 纳米制程将于 2025 年量产,采用纳米片晶体管结构。 先進製程 同时,台积电在 2 纳米发展出背面电轨解决方案,适用于高效能运算相关应用,目标在 2025 年下半年推出,2026 年量产。 英国《金融时报》援引分析师的话称,虽然台积电还将其最先进的芯片称为5纳米,但就芯片制造技术而言,其他方面重要性日益突出,用晶体管尺寸命名已经没有多少意义。 业界对芯片工艺节点的命名主要以采用晶体管实际的栅极长度相对应,比如40纳米、28纳米、10纳米。
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從臺積電2021年第一季度財報可以看出,40nm/45nm營收佔總營收的7%,65nm佔5%,90nm佔3%,0.11μm/0.13μm佔3%,0.15μm/0.18μm佔6%,0.25μm及以上佔2%。 這樣,臺積電在該季度成熟製程的合併營收佔總營收的26%,還是很可觀的數字。 主动退出先进制程竞争的格芯、联电,都在成熟制程寻找到了自己的安心之地。 但是,对于想要进入先进制程但是没法购买EUV的中芯国际,可能,不是最优解。
而銅主要會被用於先進製程的「金屬連線」,來自於銅導電性比鋁好,不過銅(Cu)原子在介電層的擴散係數遠比鋁原子大,為防止銅(Cu)擴散在介電層所造成線路短路。 所以,在半導體製程,就必須使用更緻密的「氮化鉭」(TaN),取代柱狀晶結構的「氮化鈦」(TiN),藉此避免銅擴散。 當今,隨著摩爾定律,半導體 7 奈米先進製程已進入量產階段,從材料工程上來看,電晶體接點與導線的重大金屬材料進行變革,是解除 7 奈米以下先進製程效能瓶頸的關鍵。 然而面對 7 先進製程2023 奈米先進製程,如何生產出效能更高、耗電更少、面積更小,又符合可靠度要求的晶片,是當今半導體製程上的重要課題。
先進製程: 奈米製程重大突破!台積電為何能續命摩爾定律?
在更廣闊的領域,如工業以及軍事領域,先進製程晶片反而沒有成熟製程晶片可靠。 先進製程可以理解為同樣功耗、尺寸下可以獲得更好的性能,但在工業以及軍事領域,對晶片的功耗、發熱和占用面積上並沒有手機、平板那麼苛刻,它們更關注的是晶片在各類極端環境下的可靠性和耐久度。 全球半導體微影技術領導廠商艾司摩爾(ASML)在全球專業雇主品牌 Universum 2023人才調查報告中,榮獲台灣理工學生心中理想雇主第五名,並在半導體外商雇主品牌中排名第一。 先進製程2023 該調查訪問超過1,500名理工學生,了解學生對於未來事業偏好及對雇主的期望。 在台灣大學生選擇雇主時的首要考慮因素中,ASML在「創新與市場領導地位」、「全方位職能培訓以及全球工作輪調機會」與「友善且彈性的職場環境」脫穎而出。
成千上万个传感器将海量数据传送到我们 10PB 的制造执行系统。 我们每天通过检查系统输入超过一百万张图像,并利用深度学习技术,在问题发生之前发现问题。 我们不仅整合了自身的创新技术,还利用了供应商合作伙伴的先进成果。
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这与数字摄影诞生前的相片冲洗过程类似,在这一过程中,光线通过小而透明底片照到感光纸上。 而我们使用的是公共汽车大小的机器,通过置于透明正方形石英上的图案(称为光掩膜),发出深紫外线,但是原理与冲洗相片是一样的。 2015年7月,三星电子在网上发布了一段视频,确认已经将 10nm FinFET 工艺正式加入路线图。 这句话放在 GAA 上也适用,或者说,只要这个世界仍然对运算有需求,半导体行业的人们就会想出智慧的解决方案来拓宽行业的天花板,用他们的技术让这个世界更加美好。 此外,和 GAA 技术配套的 EUV 极紫外光刻技术也需要进一步成熟,解决光刻功率不够以及光子噪音等问题。 其实 GAAFET 相当于 3D FinFET 的改良版,这项技术下的晶体管结构又变了,栅极和漏极不再是鳍片的样子,而是变成了一根根 " 小棍子 ",垂直穿过栅极,这样,栅极就能实现对源极、漏极的四面包裹。
据统计,2018年国内服务器出货量达到330.4万台,同比增长26%,其中互联网、电信、金融和服务业等行业的出货量增速也均超过20%。 另外,国内在物联网、车联网、人工智能等新兴计算领域,对GPU也存在海量的需求。 GPU结构没有控制器,必须由CPU进行控制调用才能工作,否则GPU无法单独工作。 在GFXBench Aztec Ruin的跑分中,使用台积电5纳米工艺,搭载24个Mali-G78内核的麒麟9000 SoCGPU的帧数强于骁龙865的Adreno 650,但仍落后于苹果A14。 Mali-G78与上一代设备相比,GPU性能提高了25%,并增强了设备上的ML功能,从而有助于将高度复杂的游戏带入移动设备。 Mali-G78最多支持24个内核,并包含异步顶级功能,可确保性能有效地分布在各个内核上,从而使图形运行更加流畅。
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华虹半导体新产线的产出投放和产品结构的调整推动净利率和毛利率的提升。 先進製程 2020年公司受到新冠疫情的影响,产品结构低边际利润占比较高、12英寸产线折旧的增加等因素的影响,公司毛利率下滑5.86%至24.43%。 而在2021年,产品线结构的调整、产能的释放和终端的强劲需求,公司毛利率达到了26.65%,受益于中国半导体设计产业持续向高附加值的模拟IC、高功率分立器件等转型,公司的毛利率有望进一步提升。
據估算,13 套 EUV 可能使台積電花費高達 22.84 億美元。 同時,台積電剛剛決定明年起大幅加薪 20%,一方面為激勵員工,一方面為招攬人才、避免被其他對手高薪挖人,用真金白銀來留住那些願意繼續 “ 爆肝 ” 的工程師們。 今年,因為美國對華為、中芯國際( HK )禁令的關係,台積電( 2330-TW )這家原本處在晶片產業的後端的晶片製造企業,被一次又一次地搬到聚光燈前,接受外界對其裡裡外外的檢視。
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2018年12月,景嘉微定增募集10.88亿元,用于高性能通用图形处理器和面向消费电子领域的通用类芯片研发和产业化项目。 其中,高性能通用图形处理器项目包括JM9231和JM9271两款GPU芯片,分别面向不同应用领域的中、高档系列产品。 据公司2020年中报显示,下一代图形处理器研发处于后端设计阶段,研发进程一切顺利。 未来,英特尔还将推出面向游戏和高性能桌面的Xe HPG产品线,增加了光线追踪等硬件支持,采用传统封装,外包生产。
- GPU的微架构(Micro Architecture)是一种给定的指令集和图形函数集合在处理器中执行的方法。
- 更加值得关注的是,与先进工艺相比,特色工艺在晶圆代工业务模式上渗透率相对较低,传统逻辑器件方面,除了英特尔外,主要厂商基本采用「设计-代工-封测」的分工合作模式,而在模拟器件、MCU、分立器件领域,仍然以IDM自家生产为主。
- The Information Network曾经预测,台积电领先三星在晶圆代工的先进制程产能规模约242%到460%不等。
- 当时在美国、欧洲政府及中国台湾当局的协调之下,台积电才开始配合重新调配产能,增加了汽车MCU产能,并开放极其少见的“超级急件”(super hot run)订单,允许临时插单生产汽车芯片,最快大概三个月后即可开始交货。
在芯片行业,一般来说,培养一位拥有丰富经验并且能够根据市场动态及时修改芯片设计方案的成熟工程师,至少需要10年。 2020年10月,Imagination推出了全新的IMG B系列GPU,这是公司第一个包含新多核架构的GPU IP系列,也是首次采用RISC-V,可提供最高的性能密度。 得益于多核架构和Imagination图像压缩技(IMGIC),B系列相比A系列,功耗降低30%,带宽降低35%、面积缩减25%,AI算力达到24 TOPS,且填充率比竞品IP内核高2.5倍。 与A系列相似,B系列GPU也支持AI协同技术,在提供图形处理功能的同时,可用备用资源来处理可编程AI等任务。 Imagination的IP包括图形处理器和视觉与人工智能2类。 公司Power VR产品被广泛应用于移动设备(智能手机、平板)、汽车(仪表、信息娱乐、辅助驾驶)、沉浸式体验(AR/VR)、消费电子(电视、机顶盒)。
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除了同样采用垂直兆声清洗+垂直双面刷洗外, 将干燥技术由之前的旋转甩干更换为IPA-WAPOR干燥法,使得CMP清洗后的硅片缺陷比传统方法得到了显著改善,同时干燥效率得到大幅 提升。 第2代CMP后清洗技术:代表设备是应用材料的适用于8英寸的Mirra。 Mirra采用在 先進製程2023 线清洗系统,清洗仍然是在单独的清洗机台中完成,不过Mirra和清洗机台之间有 机械接口和传输装置,CMP作为主机直接调度清洗机台菜单,来完成CMP后清洗。
光洋科 (1785-TW) 躋身台積電綠色供應鏈,推動硫酸銅廢液與殘靶材兩項製程廢棄物資源活化專案,開發利用再生資源為靶材原料的再製技術,已導入先進製程,因應高階半導體訂單湧入,將斥資逾 10 先進製程2023 億元,在南科擴建半導體大型靶材塑性成型中心,預計明年第 2 季完工。 总的来说,台积电还是领先的,其典型产品就是2017年为苹果代工的A11处理器。 而三星也紧跟步伐,在10nm这个点,双方的进度相差不大,但总体水平,台积电仍然略胜一筹。 同为14nm制程,由于英特尔严格追求摩尔定律,因此其制程的水平和严谨度是最高的,就目前已发布的技术来看,英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级。
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目前来看,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家,分别是:英特尔、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际和华虹。 目前,行业内的28nm制程主要在台积电,GF(格芯),联电,三星和中芯国际这5家之间竞争,另外,2018年底宣布量产联发科28nm芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列。 其一是芯片设计端DFM(Design-for-Manufacture),芯片设计参数和结构设计的合理性,将与相应的制造工艺特性相吻合,否则会导致芯片性能出现缺失,造成成品率过低。 因而,提高芯片设计与工艺的process variation吻合度,可以在一定程度上保障先进工艺的良率。 但是,我们都知道,随着晶体管的微缩,先进制程继续向前发展变得愈发困难和愈发昂贵。
在更广阔的领域,如工业以及军事领域,先进制程芯片反而没有成熟制程芯片可靠。 先进制程可以理解为同样功耗、尺寸下可以获得更好的性能,但在工业以及军事领域,对芯片的功耗、发热和占用面积上并没有手机、平板那么苛刻,它们更关注的是芯片在各类极端环境下的可靠性和耐久度。 在成本上,由于28nm与40nm的价格差越来越小,因此在成本接近的情况下,对比40nm工艺,28nm工艺的晶体管速度更快、栅密度更高且功耗更低,使用28nm工艺可以为产品带来良好的性能优势。 只是在种种现实问题,比如面临美国的限制,ASML公司迟迟无法交付EUV(极紫外)光刻机,中芯国际只能在DUV(深紫外)光刻机的基础上深挖潜能,研发N+1、N+2工艺,绕过EUV光刻机生产与7nm性能相近的芯片。
先進製程: 先進封裝商機爆發,台設備供應鏈沾光
的主要目的在於降低微粒(particle)附著於晶圓的可能性,並使晶圓具備較佳的機械強度,但需要的裝置昂貴且技術層面較高,除非各戶要求,否則不進行本製程。 另工研院研發的「相控陣列變頻微波技術開發」技術,具備二高一全特色,包括高彈性-波相位調控佳,確保受熱面面俱到;高均勻性-微波電場均勻度達99%,低溫消除晶片缺陷問題;全方面受熱-選擇性微波頻率輸出,解決傳統微波頻率固定的問題。 目前除行政院版本,也有民進黨立委賴瑞隆、郭國文、林宜瑾,國民黨立委楊瓊瓔、無黨籍立委黃國書及民眾黨團等版本,將於12日立法院的經濟委員會中審議。 其中除黃國書版本設定研發費用抵減率30%、先進製程設備7%外,各草案版本內容均無太大差異。 聯電則是在2000年採用IBM技術與其合作,台積電在考慮過後選擇自行研發,並在2003年以自主研發製程推出0.13 微米「銅製程」,就此雙方在技術上出現決定性的差距。 DRAM技術從1x、1y、1z,如今演進至1α製程技術,電晶體元件體積縮小至幾奈米寬,性能卻大幅提升,耗能更少。
集微网报道,华虹半导体(1347.HK) 于2005年在香港注册成立,为华虹宏力(华虹NEC及上海宏力半导体合并)控股公司,是上海国资委旗下的成员公司,国家大基金扶持企业发展。 截止到2021Q1,公司最大股东华虹集团通过子公司上海华虹国际有限公司间接持股27%,国家集成电路产业投资基金持股16.92%,上海联合投资有限公司持股14.53%。 华虹集团背靠上海联合投资集团、中国电子信息产业集团、上海金桥集团等,均为上海国资委管理的国有企业,公司在上海半导体产业链条极具战略部署意义。
先進製程: 技術
同时,CMP设备在较长时间 内不存在技术迭代周期,应用于28nm和14nm的CMP设备没有显著的差异,仅是 特定模块技术的优化。 CMP设备发展背景:进入ULSI时代之后,集成电路制造向垂直空间发展,促使多层金属互联技术的出现。 而多层金属互联技术的出现导致IC制造过程中不可避免的在层与层之间产生台阶,层数越多表面起伏越明显。 明显的表面起伏主要有两方面的影响:(1)金属布线中容易导致断路、短路。
在整个软件的开发过程中,软件开发商需要比驱动程序和系统层更好地调度硬件资源,才能充分发挥底层API的效果。 从1995年发布的初代DirectX 1.0开始微软的DirectX已经更新到了DirectX 12。 在此过程中,DirectX不断完善对各类GPU的兼容,增加开发人员的权限,提高GPU的显示质量和运行帧数。 图形API在GPU的运算过程中发挥着连接高级语言、显卡驱动乃至底层汇编语言的作用,充当GPU运行和开发的“桥梁”和“翻译官”。 微软DirectX标准可以划分为显示部份、声音部份、输入部分和网络部分,其中与GPU具有最直接关系的是显示部分。 显示部份可分为DirectDraw和Direct3D等标准,前者主要负责2D图像加速,后者主要负责3D效果显示。
先進製程: 先进制程稳中有升
智原最大優勢在成熟製程,使用自有IP比重高,毛利率居同業之冠,公司的IP資料庫包括標準元件庫、記憶體編譯器、處理器核心、混合信號IP、SoC周邊控制IP;完整的高速介面IP解決方案則包含控制器,及實體層PHY。 火災不僅毀掉了百億廠房,也讓聯瑞原本可以為聯電賺到的二十億元營收泡湯,更錯失半導體景氣高峰期、訂單與客戶大幅流失,是歷史上台灣企業火災損失最嚴重的一次,也重創了產險業者、賠了100多億,才讓台灣科技廠房與產險業者興起風險控制與預防的意識,此為後話不提。 聯電創立於1980年,也是台灣第一家上市的半導體公司,早年一直是晶圓代工領域的領導者。 什麼原因導致聯電與台積電曾並稱晶圓雙雄,到如今無論股價、營收與獲利都拚不過台積電在晶圓代工的地位呢? 這就要說說台積電董事長張忠謀與聯電榮譽董事長曹興誠二王相爭的故事了。
而由於大部分時候電子的速度都是全速運轉,因此傳遞訊息需要的時間也就是晶片一定意義上的效率就由管道長短決定。 但是,當管道變得很短後,由於尺寸變小,長溝道時本可以忽略的電場干擾就變多,導致柵端可能「關不嚴」,也就是所謂的短通道效應。 上個世紀80年代,晶片內晶體管的大小進入微米等級,再到2004年,晶片內的晶體管已微縮至奈米等級。 此時,問題陸續出現了,奈米等級的晶體管的整合度和精細化程度非常高,要知道一個原子就有0.1nm,在人類物理認知極限上的工藝難度可想而知。 台積電確定在德國德勒斯登合資設廠,中華信評今(10)日表示,台積電海外擴廠的長期布局,有助降低資產集中風險,但需數年才有明顯改善效果;另外,儘管海外設廠成本高,但考量業者有強大定價力與國外政府補貼,有助管理獲利影響。 西南氣流連續多日為台灣帶來降雨,各地水庫也大進帳,其中曾文水庫蓄水量逼近6成、寶山及寶二水庫蓄水率100%、明德水庫蓄水量近97%,目前有10座水庫正在放水中。
“这意味着制造汽车芯片需要持续学习”,Paul de Bot描述了芯片生产商的态度。 在芯片制造商敢于构建汽车专用芯片之前,它必须掌握其技术的每个细节。 “我们只有在处理了大约1oo万片晶圆后,才会开始生产汽车芯片。 Paul de Bot 表示,供应链中的公司应该强化创新文化:“寻找更快转变的方法和机会。
先進製程: 英特爾先進製程發展超乎預期,Pat Gelsinger:Intel 18A 已找到客戶
锐炬Xe MAX在Xe集成GPU的基础上增加了4GBLPDDR4X-4266的独立显存,TDP 25W,峰值主频1650MHz,单精度浮点性能2.46TFLOPs。 锐炬Xe MAX可以和11代酷睿处理器、锐炬Xe GPU同时工作。 借助英特尔Deep Link技术,获得具有强大性能和经过功耗优化的集成系统,以改进创造力和游戏体验。 嵌入式GPU的特点包括卓越的图形性能、多屏显示、外形紧凑、高能效、长期供货。