恒润股份

当前位置: 嘉峪关在线股票配资 > 科技 > 正文

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

GAA:晶圆时代3nm~2nm制程的最后挣扎GAA全称:Gate-All-Around,即环绕式栅极技术。这项技术的诞生,旨在解决5nm以下*制程面临的一系列极端难题。传统FinFET工艺*在7nm制

GAA:晶圆时代3nm~2nm制程的最后挣扎

GAA全称:Gate-All-Around,即环绕式栅极技术。

恒润股份这项技术的诞生,旨在解决5nm以下*制程面临的一系列极端难题。传统FinFET工艺*在7nm制程以下,很难解决材料极限、漏电以及物理结构搭建等难题。业界倾向采用GAA技术作为下一阶段芯片制造工艺的解决方案。

*5nm以下节点有可能步进于:3nm、2nm、1.5nm等阶段;

*FinFET即Fin Field-Effect Transistor,鳍式场效应晶体管(22nm~5nm)。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

FinFET鳍式场效应晶体管结构示意图(右)

众所周知,Intel当前使用的芯片制程仍以14nm为主,此制程的栅极距是70nm;而Intel新款10nm工艺下的栅极距则是54nm,然而,理论上业界公认的FinFET工艺栅极距上限仅有42nm,现有的10nm、7nm、5nm(7nm改良版)制程,已接近FinFET的工艺极限。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

而在下一阶段(最快2023年后),芯片制程达到5nm以下时,栅极距将继续下探,届时,FinFET工艺完全失效。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

2DPL、3DFinFET、3D+GGA制造工艺结构对比

从上面这张结构示意图可以看出,GGA对比FinFET的核心区别,就是这几条“Stack of lateral

nanowires”。采用多个条状(线状、棍状)源极和漏极横向垂直于栅极分布,实现MOSFET*的结构功能,并大幅减少降低栅极距后面临的一系列问题。

恒润股份注*:MOSFET:金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)

因此,业界对GAA技术的实践与验证进入了不得已而为之的阶段。为何这么说?往下看。

3nm、2nm节点存续周期、研发量产成本严重脱节

根据调研机构IBS的数据显示,从65nm到5nm不同制造工艺设计研发成本如下:

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

制程节点的每一次迭代,对芯片巨头来说都是一次“大出血”

  • 65nm:2400万美元;
  • 45/40nm:3900万美元;
  • 28nm:6290万美元;
  • 20nm:1.04亿美元;
  • 16/14nm:1.78亿美元;
  • 10nm:2.82亿美元;
  • 7nm:3.49亿美元;
  • 5nm:4.76亿美元。

*注:仅为设计研发成本,不包含光刻机、原材料、生产成本。

也许很多人会表示疑惑,对于像Intel、三星、台积电这样的芯片制造工艺巨头来说,区区几亿美元的“小钱”,算个啥?确实,这点钱对于这些行业巨头,甚至对于本土企业来说都只是“小钱”。但是,材料极限、制程极限、技术极限仍是根本瓶颈。换句话说,这是一场“巧妇难为无米之炊”的游戏。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

制程迭代的投入研发自7nm之后,便以进入成本代谢欠佳的阶段。高昂的经费、人力、时间投入,换回来的第一件事就是——购置最新的生产设备(每台价值不低于1亿美元,完整的配资 生产线约5~12套),还要加上相应的工厂基建、人员培训、薪资成本、设备维护及折旧... ...一代制程至少需要约25~30亿美元的前期投入,才能进入生产阶段。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

台积电的南京工厂(16~40nm非高级工艺)初期投入近200亿元人民币

另外,以台积电为例。即将于2020年进入量产阶段的5nm制程,依然是基于7nm FinFET工艺改良而来,生产设备基本维持前代标准不变。也就是说,进入3nm之后,研发成本、设备更新等等这笔账目,又要重新来过一遍了。

但是!

大家不妨回忆一下,自上一轮FinFET技术将平价的22nm配资 送入寻常百姓家之后,14nm、7nm的更新换代有多快?

恒润股份除了以来,重要节点的制造工艺存续时间往往不超过4年,而且随着移动端多核晶片的迭代加速,制造工艺换代速度不断加快。以AMD的7nm锐龙处理器为例,不到一年时间,7nm的改良版7nm+(EUV)就已登场。而随后的5nm制程,也将在2020年推出成品(下图)。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

台积电的5nm配资 2020年量产,改良版5nm+的订单也已排到2021年

从这种意义上讲,即便是行业花费大量财力物力人力,借GAA技术“突破5nm次元”,再其后的3nm、2nm两代关键节点上能够存续多久?投入回报比又是多少?几乎成为一道送命题。

恒润股份举个通俗易懂的例子:你打算装一台电脑,使用Z390芯片组加i9处理器,而2020年即将上市的Intel Comet-Lake S桌面处理器,要替换为LGA1200接口的主板,你说你这块一千多元的Z390主板买的揪心不?

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

恒润股份同样的,3nm、2nm制程的配资 生命周期,如果参照于7nm、5nm的历史,恐怕也不会太长。,碳基底材代替硅基底材之后,现有的IC制程经验恐怕面临重写。与其花8~10亿美元投入GAA技术用个三四年,还真不如一步到位把碳纳米管搞点成绩出来,更符合经济效益。

GAA尚未定论,美国急于封锁意欲何为?

恒润股份简而言之:预防针+犬吠示威。

各主要芯片制造业巨头,目前并未确定GAA技术为3nm之后的唯一选择。虽然三星、Intel乃至IBM、格罗方德都曾展示过各自的GAA类方案,但都未明确声明这些方案将用于未来的量产阶段。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

恒润股份IBM采用GAA技术制造的的5nm实验品,采用三个扁条状纳米线

回到标题谈到的美国GAA技术封锁问题。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

项庄舞剑,意在沛公

虽然美国的西方盟友们,对中国的5G技术输出表态不一,但这一来自东方的科技威慑,对传统的美国科技霸权已造成了穿透伤害。5nm制程是今后一段时间5G芯片重要的工艺选择,而5G之后的下一代通讯技术,势必对芯片性能、制造工艺提出新的要求。美国提前对GAA技术展开封锁,目的无外乎对中国下一代通讯技术所需的芯片制造方案,套上“紧箍咒”。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

麒麟990处理器采用7nm制程,而后续麒麟1020系列则采用5nm工艺打造

恒润股份从目前的行业刚需方面来看,国内对于顶级芯片制程需求较为迫切的企业,主要以麒麟系列CPU为主。而全行业其他各门类配资 的制程需求,依然集中在12~28nm这一区间,且仍处投产初期和利润转化阶段。

未来3~4年内国内主要IC厂商(如中芯、华虹),能够消化吸收目前7nm~12nm的新工艺技术,就算不亏。反正台积电当前的5nm产能是有麒麟一份的,而这一制程的生命周期乐观预计会持续到2024年之前。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

恒润股份综上所述,未来这4年的路还很长,技术层面出现革新、突破也未尝不可,国际局面也不可能一成不变这么僵持下去。美方希望靠一纸GAA技术封锁,就断了中国芯片行业发展的想法,能理解,然并卵。

5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

本文旨在释明美方行为的意图及影响,深度技术分析方面,读者们可参考文末“了解更多”链接,查询eeworld制作的专项解读。


推荐阅读:

[责任编辑:无]