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10nm工艺引发“战争”升级,芯片的未来在哪里? |
2016年12月13日
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2016年12月7日,采纳三星10nm工艺创造的高通骁龙835跑分 受到曝光 。就在一天后,即2016年12月8日,采纳台积电10nm工艺创造的华为麒麟970也 受到媒体曝光 。此前,英特尔 声称,将于2017年公布采纳自家10nm工艺创造的移动芯片,格罗方德也 声称自研10nm工艺 。
四家芯片巨头纷纷进入10nm芯片领域,预示着芯片界的竞争程度 晋升到新等级 。那么,芯片界的这场“战争”会 完毕吗,芯片的 将来又在哪里呢?
芯片集成度仍将 连续 普及
1995年起,芯片创造工艺从0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.15μm、0.13μm,进展到90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、14nm,再到马上到来的10nm,芯片的制程工艺不停进展,集成度不停 普及,这一趋向还将 连续下去 。
2016年12月8日,台积电 声称,将在2017年头开始7nm的设计定案,并在2018年头量产,对5nm、3nm和2nm工艺的 有关投资工作也已开始 。此前,三星购买了ASML的NXE3400光刻机,为生产7nm芯片作 预备,并 方案在2018年上半年实现量产 。
固然在硅晶体管的尺寸缩小到 定然程度时会产生量子效应,招致晶体管的 特点难以操纵 。不过,短期内,缩减制程尺寸, 普及芯片集成度仍是芯片厂商推进芯片向前进展的方向,7nm、5nm、3nm、2nm工艺将一步步加剧芯片厂商中间的竞争 。
新技术将得到 利用
除了FinFIT技术外,三星、英特尔等芯片厂商近些年纷纷投入到FD-SOI(全耗尽绝缘体硅)工艺、硅光子技术、3D 重叠技术等的探究中,以求 打破FinFET的创造极限, 占有更多的 积极权 。各种新技术中,犹以3D 重叠技术为探究重点 。
3D 重叠技术通过在存储层上叠加逻辑层,将芯片的 构造由平面型 晋级成立体型,大大缩小互连线长度,使得数据传输更快,所受 烦扰更小 。
当前,这样的3D技术在 实际层面已有较大进展,并在 实际中得到初步 利用 。2013年,三星推出了3D圆柱形电荷 拿获型栅极存储单元 构造技术,垂直 重叠可达24层 。同年,台积电与Cadence合作开发出了3D-IC的参考流程 。2015年,英特尔和美光合作推出了3D XPoint技术, 使用该技术的存储芯片当前已经量产 。
新技术的诞生,为当下芯片开发了崭新的进展领域,这邑加剧芯片厂商的竞争程度 。
新 材料将进入芯片领域
当前,创造芯片的原 材料以硅为主 。不过,硅的物理 特点 制约了芯片的进展空间 。2015年4月,英特尔 宣告,在达到7nm工艺之后将不再 使用硅 材料 。
III-V族化合物、石墨烯等新 材料为 打破硅基芯片的瓶颈提供了可能,成为很多芯片企业探究的焦点,尤其是石墨烯 。
相比硅基芯片,石墨烯芯片 占有极高的载流子速度、优秀的等比缩小 特点等优势 。IBM 示意,石墨烯中的电子 迁徙速度是硅 材料的10倍,石墨烯芯片的主频在 实际上可达300GHz,而散热量和功耗却远低于硅基芯片 。麻省理工学院的探究发现,石墨烯可使芯片的运行速率 晋升百万倍 。
制约石墨烯芯片的最大因素是石墨烯的成本问题,不过随着制作工艺已逐步成熟,石墨烯的成本呈 降落趋向,石墨烯芯片量产的日子也不会太远 。2011年底,宁波墨西科技建成年产300吨的石墨烯生产线,每克石墨烯销报价格 惟独1元 。2016年4月,华讯方舟做出了石墨烯太赫兹芯片 。
新 材料为芯片的进展提供了崭新的方向, 存在极大的 后劲,已成为芯片厂商把控 将来趋向、占据制高点的必争领域,而这也将使得芯片厂商中间的竞争日益复杂 。
从芯片诞生至今,芯片领域的创新从未 停留,各厂商中间的竞争也从未停歇 。应变硅技术成就了90nm时代,一种栅介质新 材料成就了45nm时代,三栅极晶体管成就了22nm时代,FinFET技术成就了当下的芯片时代 。
将来, 3D 重叠等新技术、石墨烯等新 材料将 连续推进芯片领域的创新与进展,芯片厂商中间的竞争领域也将蔓延,从智能手机 扩大到互联网汽车、VR、人工智能等,竞争将日趋复杂和 强烈 。人类对科学无尽的探究,将使得芯片行业的这场“战争” 接续下去 。