03.06 n+1制程为什么不需要光刻机?

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N+1制程目前仅有中芯在提,这里我就给题主以及网友详细讲讲中芯这方面的情况吧!

1、N+1需要7nm光刻机

首先得明确一点,任何芯片的生产都需要光刻机,没有光刻机代工厂是无法有效生产的,因此中芯N+1制程也是需要光刻机的。

目前中芯并未明确N+1制程是多少nm工艺,按照其提供的参数来看,业内预估是7nm工艺。如果按此计算的话,中芯N+1需要7nm的光刻机。

而事实上中芯也已经向荷兰ASML采购了一台7nm EUV光刻机,但现阶段这台机器一直未到位。背后的原因很简单,就是美国当前正在全面封堵我国的半导体产业,荷兰自然也得跟随大佬的脚步,现在这机器至今未获得荷兰的出口许可。

2、没有7nm光刻机怎么办?

中芯现阶段既拿不到7nm光刻机,又想要使用N+1制程,那该怎么解决呢?

办法当然是有的,因为7nm制程并非百分百需要EUV光刻机,在基于现有的技术路线上完全可以采取其他技术手段来解决7nm制程的生产,当年台积电最初的7nm制程就是在未使用ASML 7nm EUV光刻机的情况下生产。

现在可行的方式就是使用DUV多重曝光来解决,通常生产7nm工艺芯片至少得曝光4次,相比EUV光刻机只要一次即可,这种生产方式显然效率较低,成本也更高,包括芯片的良品率也会大幅降低。

但是,在没拿到7nm EUV光刻机前中芯只能依赖这种技术手段来处理,哪怕效率低成本高,但有技术可以生产总比没有强。

因此,在中芯当前的规划中N+1并非是必须使用7nm EUV光刻机。

3、按规划N+2制程将应用EUV光刻机

目前按照中芯自己的规划来看,未来到N+2时将转移到EUV光刻机,只要条件许可就必须要上。

很显然,当中芯的制程上到N+2时,再想继续通过多重曝光只怕这良率更低,成本更高,此时就不得不必须使用EUV光刻机了,否则不仅N+2制程受影响,后续更先进的制程发展更受阻碍。要知道台积电现在已经在使用EUV光刻机生产5nm的芯片了。

最后这里再给大家顺带说一下中芯目前的整体进展,现阶段中芯14nm工艺已经量产,前阶段也和华为签了合约为其代工,14nm的产能2020年底将达到15000万片。而N+1工艺现阶段已经完成客户导入验证,年底可以实现小规模量产,到2021年将会全面量产。

Lscssh科技官观点:

综合而言,中芯这2年的发展还是比较神速的,但是和三星、台积电相比差距还是相当大的,人家已经开始在量产5nm了,我们至今还只是14nm,希望未来今年中芯的发展能比较顺利,最终缩小和头部企业的代差,乃至追平。




Lscssh科技官


    中芯国际宣布2020年年底将会量产N+1,7nm制程工艺,相比目前市场上的7nm要低10%。n+1并不是不需要光刻机,而是不需要荷兰ASML最新的EUV光刻机,其实N+1、N+2都不需要EUV工艺,N+2之后才会转向EUV光刻工艺。很多网友可能疑问,没有EUV光刻设备,中芯国际是如何突破7nm工艺的呢?

    众所周知的原因,中芯国际早在2018年就成功预定了一台荷兰ASML的7nm EUV光刻机,本打算借助EUV光刻机,攻破7nm工艺,但是因为“失火"延期交货,后来因为美国方面的阻挠,导致许可证到期,中芯国际至今未收到EUV光刻机。可以说先进的工艺都是逼出来。

    什么是N+1?

    2019年第四季度,中芯国际实现了14nm制程工艺的量产,该工艺可以满足国内95%的芯片生产。从14nm改良到12nm的工艺,也进入了客户导入阶段,功耗降低了20%,性能提升了10%,同时错误率降低了20%。


    很多网友可能疑问,中芯国际没有高端的EUV光刻机,是如何攻克7nm工艺的呢?我们回顾一下台积电7nm工艺的发展史,其实,台积电的7nm工艺,有三次技术迭代:

  • 低功耗的N7;

  • 高性能的N7P;

  • EUV工艺的N7+。

    前两代7nm芯片都没有使用高端EUV光刻机,只有N7+使用了EUV工艺,高通骁龙865、苹果A14处理器、华为麒麟990 5G处理器,均采用了7nm EUV工艺。所以,没有EUV光刻机,中芯国际同样可以进入7nm芯片工艺时代。

    对华为的“影响”?

    美国以“安全”为由,限制供应商给华为供货,最后的防线可能就是台积电。

    近期,华为海思扩大分散芯片制造来源,不断增加对中芯国际的14nm和N+1制程技术的新流片数量,包括华为核心麒麟芯片,也首次在中芯国际流片。分散了生产制造的风险,另外华为海思的WiFi通讯芯片、高速传输芯片等,也会陆续转到中芯国际。


    总之,对于中芯国际的强势崛起,成为了国产自主芯片背后最强有力的“筹码”。我们再来看一下友商的工艺进展,台积电今年量产5nm,三星也将在今年量产7nm EUV和5nm,相信中芯国际早有一天能够赶上。

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Geek视界


首先我来科普几个感念。中芯国际大家应该听说过,是国内最大的晶圆代工厂,在2019年底开始量产14nm工艺,基本上比台积 电、三星、Intel三巨头慢了两到三代。N+1是中芯国际的新一代晶圆生产工艺的代号,预计到2021年能量产。虽然中芯国际一直没有说明N+1具体是多少nm工艺,外界猜测应该是7-10nm之间。这也不奇怪 ,谁愿意在落后的情况下还告诉你最新进展?毕竟老百姓都知道nm数字越小越厉害。

中芯国际后面还有N+2工艺,是N+1工艺的升级版,栅长一样(7-10nm),主要区别在于性能及成本,N+2是面向高性能的芯片,只是功耗和成本上会有所增加。



下面再谈谈光刻机,光刻机目前大致有两种:一是深紫外光微影系统,简称DUV;而随着制程小于7nm ,DUV已经满足不了精度要求,这时就需要使用极紫外光微影系统,简称EUV。去年吵的沸沸扬扬的、 不卖给中国的光刻机指的就是ASML公司的EUV。一台EUV的售价大约和一架波音787客机相当。



可以肯定的是晶圆生产绝离不开光刻机,那么N+1工艺也不例外。中芯国际基本上走的是台积电的工艺 路线,台积电在7nm节点一共研发了三种工艺:分别是低功耗的N7、高性能的N7P和使用EUV工艺的N7+ 。前两种工艺使用DUV光刻机,只有N7+工艺才开始较少采用EUV光刻机,而从5nm节点是充分利用EUV光 刻工艺的。现在我们来推导一下,中芯国际的N+1应该是对标台积电的N7;中芯国际的N+2对标台积电的 N7P。可以大胆猜测一下,中芯国际要等到2022年以后才会用到EUV光刻机,所以ASML现在卖不卖EUV光刻机给中国,暂时对中国的芯片制造业影响不大。当然如果EUV一直买不到,那么会影响改良7nm、以及5nm这一级别的发展。就是说给你设了一个天花板,你还想保持第二梯队,估计比较难。那么怎么办?当你看完这篇回答,恰好你也有志于中国的芯片制造,那么还来得及,放下手机,远离尘嚣,努力学习!5nm 技术指望你了!



下面给大家看几组数据,从中可以大致了解一下目前芯片制造的现状。

●2017年底三星以1.5亿欧元每台的价格从ASML订购了10台EUV,然而ASML那时累计才生产了23台,那其他厂家只能等待。

●台积电5nm制程进展顺利,今年上半年将量产,走在了三星和Intel的前面。

●采用14nm工艺的芯片: intel i9-9900K;高通骁龙625处理器

●采用7nm工艺的芯片:苹果A12处理器;麒麟980处理器;高通骁龙8150处理器;Intel EyeQ5等。

●采用5nm工艺的芯片(2020年量产):苹果A14仿生处理器;麒麟1020处理器


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你不卖给我光刻机?我就用新技术去打破你的束缚。面对ASML的垄断,中芯国际还真的憋出了一项令人振奋的技术。中芯国际宣布在 2020 年底将量产 N+1(7 纳米),成本较目前市场上 7 纳米低 10%,确实被“火灾”推迟卖给中芯国际7nm EUV光刻机之后,这项技术到底有什么魔力呢?


了解下,什么是n+1制程!

我们知道,根据晶圆代工的工艺规划,在代工节点中,会有至少2+个制程,而N+1实际上就是中芯国际的一种新技术制程。并且这种工艺制程的优势是,N+1 制程与中芯国际 14 纳米制程比较,它的效能增加 20%、功耗减少 57%、逻辑面积减少 63%、SoC 面积减少 55%。

除了14nm,中芯国际提供的第一代FinFET还包括12nm,相比14nm晶体管尺寸进一步缩微,功耗降低20%、性能提升10%,错误率降低20%。目前中芯国际正在就12nm与同一批14nm客户就行合作。

其实,n+1制程就是一种制程计划,它其实就是为了在不断优化第一代FinFET工艺,我们已经在描述中知道,FinFETN+1制程对标竞争对手7nm产品,但是它的性能稍逊色,却在成本、能耗方面可相抗衡。未来也将适用于5G、物联网大部分的芯片要求。

不过,你得知道,并不是说n+1不需要光刻机,而是因为它只是不需要使用最新的ASML的7nm EUV而已。

n+1制程后的发展

其实,中芯国际的梁孟松说,不仅仅有N+1,还有N+2,N+1和N+2的差异仅在于成本。而且,对于N+1和N+2,不会使用EUV方案。当EUV准备就绪时,N+2的部分层将会使用EUV,这说明了未来中芯还是需要引进7nm EUV光刻机。

我们知道,中芯目前在14nm工艺中表现非常出众,据财报显示:2019年Q4第一代14nmFinFET产能达到3000片/月,贡献总收入1%,体现公司14nm生产良率较好。

但是,我们还是要看到,在国际社会,基于5nm的X60高通5G基带已经发布,今年很可能会有不少企业推出5nm的芯片,台积电、三星等等都在不断追逐,中芯在这方面还是有不短的一条路需要走。n+1方案,说到底是憋出来的技术方案,我们更寄希望于我国自己的,不弱于世界的光刻机的出现。


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目前全球范围内能够制造芯片的厂商少之又少,仅仅只有高通,台积电、三星等能够独立的研发出来芯片,但是这也仅仅是研发出来芯片,如果想要进行制造的话,那么还是需要荷兰ASML公司的光刻机来进行制造。

先来和大家说一说目前的企业光刻机的技术程度,在主要的方面来说,荷兰ASML公司可以说已经垄断全球范围内光刻机的制造的,所以大家如果想要制造出来芯片,那么光刻机是不可缺少的重要设备。


目前在国内来说,中芯国际还是处于相对领先的一个级别,也是国内规模最大的晶圆代工厂,要比对于上海微电子有限公司生产出来的芯片还有有更加先进的技术,而中芯国际在2019年的时候,就开始量产出来14纳米工艺制程的处理器,这对于国产手机芯片来说,已经是非常厉害的一个芯片制程。

接下来和大家在简单的说一说究竟什么是N+1,其实非常的简单,所谓的中芯国际N+1就是最新一代的晶圆生产工艺的技术,也是其中的一个代号而已,在芯片领域一直有这样的一种说法,就是手机处理器芯片的制程数量越小,那么其代表的工艺支持越先进。

而中芯国际的N+1可能将会在2021年进行量产,不论根据对方面进行猜测的话,这次的中芯国际芯片的制程估计也是在10纳米左右,因为虽然实力在国内比较不错,但是和荷兰的ASML公司相比还是有一定的差距的,而荷兰最新的工艺制程为5纳米。


而且任何的芯片生产都是无法绕过光刻机的设备,如果说没有光刻机,不论是厂商设计研发出来的芯片有多么先进,都是无法进行生产出来的,所以对于国内来说一直都是非常想要真正的掌握其生产光刻机的核心技术。

目前中芯国际的N+1工艺已经取得比较的大突破,在工艺生产方面不能够不需要使用阿斯麦尔的极紫光刻机,就能够进行生产的,但是目前由于外国的限制,还是不能够拿到阿斯麦尔的极紫光刻机的销售许可证明。


最后,对于说中芯国际来说,整体的芯片研发进度还是非常不错的,现在已经非常成熟的14纳米工艺制程的芯片也是能够量产的生产,但是就目前来说,任何的芯片都是无法绕过光刻机进行生产的,那么大家还有什么不同的看法,可以在下方留言,咱们一起探讨!


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如果能绕过光刻机,绕过芯片,这些都是可以获得诺贝尔学奖的,加油干吧!


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