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三星10nm和臺積電10nm對比分析

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  2017年3月,三星和臺積電分別就其半導(dǎo)體制程工藝的現(xiàn)狀和未來發(fā)展情況發(fā)布了幾份非常重要的公告。三星表示,該公司有超過7萬個晶圓加工過程都采用了第一代10nmFinFET工藝,未來這一數(shù)量還會繼續(xù)增加,同時,三星還公布了未來的即將采用的工藝路線圖。特別是,三星計劃在未來將公布三個工藝,目前為止,我們對于這三個工藝均一無所知。

  另一方面,臺積電表示,采用其第一代10nm工藝的芯片將會很快實現(xiàn)量產(chǎn),同時,臺積電也表示,在未來幾年,臺積電將會陸續(xù)推出幾項全新的工藝,這其中就包括將在2019年推出的首款7nmEUV工藝。

  10nm:三星還在不斷推進

  眾所周知,2016年11月份,三星已經(jīng)開始將10LPE制造技術(shù)應(yīng)用到其生產(chǎn)的SOC中。這一制造技術(shù)與三星之前使用的14LPP工藝相比,將能夠縮小30%的晶片面積,同時能夠降低40%的功耗或者是提高27%的性能(以同樣的能耗)。到目前為止,三星已經(jīng)用該技術(shù)加工量超過七萬片wafer,從這一過程中規(guī)可以大概估算出三星的技術(shù)(考慮到10nm的工藝生產(chǎn)周期為90天左右)。

  同時,我們應(yīng)當(dāng)知道的是,三星目前還沒有推出很多10nm工藝的產(chǎn)品:只有三星自己的Exynos系列和三星為高通代工的835芯片是使用了三星的10nm工藝。

  除了以上產(chǎn)品之外,三星計劃在2017年底量產(chǎn)采用第二代10nm工藝的芯片,也就是三星所說的10LPP工藝。未來,三星將會在2018年底推出采用第三代10nm工藝的芯片(10LPU)。去年,三星曾表示,10LPP工藝比現(xiàn)有的10LPE工藝提高了10%左右的性能,而10LPU工藝,具體細(xì)節(jié)目前還一無所知。

  10nm:臺積電已經(jīng)準(zhǔn)備好了

  但是我們可以肯定的是10LPU工藝必然在性能,功耗和芯片面積上有所提升,但是具體在哪一方面會有巨大突破,目前還不甚明朗。

  隨著這一工藝的出現(xiàn),三星也將會和Intel在14nm上推出三代不同的改進工藝一樣,在10nm上推出三種不同的改進工藝。

  不過值得注意的是,三星在14nm上并沒有推出14LPC工藝的產(chǎn)品,那么我們可以猜測,在10nm上,三星也不會推出對應(yīng)工藝的產(chǎn)品。

  至于臺積電,其10nm工藝(CLN10FF)已經(jīng)有兩個工廠能夠達(dá)到合格要求,其大規(guī)模量產(chǎn)大概時間為2017年下半年。預(yù)計未來這兩個工廠每季度能夠生產(chǎn)上萬片芯片。臺積電希望能夠不斷增加產(chǎn)能,計劃在今年出貨40萬片晶圓。

  考慮到FinFET技術(shù)冗長的生產(chǎn)周期,臺積電想要提高10nm工藝的產(chǎn)能來滿足其主要客戶的芯片需求,還需要很長的產(chǎn)能爬坡時間。那么蘋果如果想要使用采用這一工藝的芯片,為其今年九月或者是十月推出新手機進行大量備貨,在前期還是非常困難的。

  CLN10FF技術(shù)與CLN16FF+技術(shù)相比到底存在多少優(yōu)勢在臺積電內(nèi)部已經(jīng)進行過多次討論,該工藝明顯是針對移動設(shè)備使用的SOC的,而不是為普通的準(zhǔn)備的。在相同的功率和復(fù)雜性下,該工藝能夠提高50%的芯片密度。如果采用同一頻率和復(fù)雜性,同時降低40%的功耗,同樣能夠帶來20%的性能提升。

  與三星不同的是,臺積電并不打算在10nm工藝上推出多個改進型工藝。臺積電預(yù)計在明年直接推出7nm工藝。

  7nm對于半導(dǎo)體制造工藝來說是非常重要的里程碑,吸引了很多設(shè)計者為之努力。

  但是,臺積電的野心明顯不止于此,臺積電未來還打算推出多種專門針對超小型和超低功耗應(yīng)用的制造工藝。

  三星10nm和臺積電10nm誰才是勝者

  臺積電10納米制程去年第4季末量產(chǎn),第1季為客戶出貨主要是聯(lián)發(fā)科的X30,至于10納米真正大客戶蘋果A11處理器,整合臺積電獨家開發(fā)的扇出型封裝封裝技術(shù),根據(jù)知情人消息目前訂單的初期良率已逾70%,且蘋果已要求臺積電在今年7月前備貨5000萬顆,并在今年底前備貨量達(dá)1億顆,可預(yù)期蘋果為新機備貨將于7月啟動。

  而三星電子前不久對外公布了晶片發(fā)展規(guī)劃,三星第一代10納米FinFETLPE制程于去年10月量產(chǎn),當(dāng)然基本都是提供給高通S835和三星Exynos8895使用,按照目前三星的計畫備貨量來看,其10nm的良率僅有70%左右,遠(yuǎn)不及臺積電的85%以上的良率,但是驍龍835的和8895的進度遠(yuǎn)高于聯(lián)發(fā)科的x30,這使得臺積電在名義上落后于三星。

  不過三星當(dāng)下的日產(chǎn)能已經(jīng)提升至月產(chǎn)2.5萬片左右,可提供每月約300萬片10nm芯片,雖然看似產(chǎn)能足夠,但三星已提前劃走GalaxyNote8的晶片用量,所以對外提供給其他廠商的S835芯片片仍不充裕,估計小米也是要搶購吧。

  具體產(chǎn)能方面預(yù)計在今年下半年兩家的產(chǎn)能都會有大幅度提升,到時候蘋果的大單就夠臺積電一家吃的了。

  總之作為過渡工藝10nm的進度看似三星進度更快,但因為臺積電為蘋果獨家供應(yīng),導(dǎo)致其出貨晚于三星,兩家暫時的產(chǎn)量和進度都差不多,而它們兩家瞄準(zhǔn)的都是是7nm工藝,而誰能在7nm工藝搶先一步才是兩家誰能占領(lǐng)市場的主要因素。

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