眾所周知,目前5nm及以下的尖端半導體制程必須要用到價格極其高昂的EUV光刻機,ASML是全球唯一的供應商。更為尖端2nm制程的則需要用到ASML新一代0.55 NA EUV光刻機,售價或高達4億美元。
Intel正計劃利用新一代0.55 NA EUV光刻機來開發(fā)其Intel 20A(2nm)及18A(1.8nm)制程。但是,要想實現1nm以下的更先進的制程,即便是ASML新一代0.55 NA EUV光刻機也束手無策。
ASML正在準備交付新一代的High-NA EUV 光刻機,這臺光刻機采用了0.55數值孔徑,比上一代的0.33數值孔徑系統(tǒng)有更大的精度提升。
不過耗電量,造價也在持續(xù)上漲。關鍵在于,High-NA EUV 光刻機將成為生產2nm甚至是1nm的重要設備。
英特爾,三星都在參與競爭,試圖趕超臺積電,那么臺積電能撐得住嗎?新款設備交付后,舊款EUV光刻機能自由出貨嗎?
臺積電,三星是全球第一,第二大芯片制造商,二者的芯片制造技術代表人類最高的芯片生產水平。
目前臺積電實現了5nm,4nm等芯片的穩(wěn)定量產,而三星在今年6月底就成功進入3nm量產狀態(tài)。臺積電也會按照計劃,在下半年進入3nm量產。不過4nm,3nm不是芯片制程的終點,摩爾定律還沒有就此結束,在3nm以下還能實現更先進的2nm。
而ASML新一代的High-NA EUV 光刻機會成為生產2nm芯片的關鍵設備。
自從ASML研制High-NA EUV 光刻機以來,進度遠超想象。今年7月份ASML透露收到了機械投影,光源以及晶圓載物臺等核心元器件。
這意味著供應商已經在配合ASML的生產需要,積極供貨。就在9月底,ASML進一步傳來消息,正式官宣明年向客戶交付首臺High-NA EUV 光刻機。這臺光刻機最高或可生產1nm芯片,當然,最終能否造得出來,還得看芯片制造商的技術。
ASML還說過,已經拿到了5臺High-NA EUV 光刻機的預付訂單。但ASML并沒有透露這些客戶的信息。
雖然不難猜測英特爾,三星和臺積電會搶購High-NA EUV 光刻機,可是其它半導體公司也會采購High-NA EUV 光刻機用于研究用途。而且英特爾,三星和臺積電這三大巨頭一時半會還無法造出2nm芯片,所以明年獲得High-NA EUV 光刻機首發(fā)訂單的客戶,未必會拿來生產芯片。
若摩爾定律不死,2028年實現1nm的芯片,但之后就是數字的游戲了
根據摩爾定律,晶圓管的密度每18個月就會增加一倍,因此性能也就翻了一番。
在過去的幾十年里,摩爾定律一直在發(fā)展,但到了7nm之后,這種規(guī)律就被打破了,比如5nm和3nm的發(fā)展速度就會大大降低,這也是為什么摩爾定律已經失效的原因。
然而,比利時的IMEC卻公布了一份最新的芯片生產技術路線圖,上面寫著2036年的0.2nm制程,表明芯片的生產將繼續(xù)遵循摩爾定律。
從2024年到2024年,A14到1.4nm,2028年到1nm,2036年,N3到0.2nm。
同時,晶圓管的技術也在不斷的發(fā)展,從FinFET開始,到了2nm,GAAFET就變成了CFET。
但是,請注意我上方的綠色方塊,這是MP金屬柵極間距,它是用來表示晶體管密度的。
從1nm開始,它的體積就會越來越小,到了1nm的時候,已經達到了16nm,但無論技術如何進步,它的性能都停留在16nm到12nm之間。
也就是說,不管是1納米、0.5納米、0.2納米,晶體管的密度都不會有太大的改變。
其實,先前就有科學家說過,到了1nm以后,量子隧道效應就有可能導致半導體的失效,所以1nm以后,這種MP金屬柵極間距就沒有變化了。