中芯國際只論性能,把14納米芯片做大,性能是否達到7納米水平?

y22u


但是目前的主要問題是,即使中芯國際的N+1可以達到7nm水平,N+2甚至可以超過7nm的水平,但是中芯國際的產能還是巨大的問題。


中芯國際14nm工藝已經可以量產了,這項技術將滿足國內90%以上芯片需求,比如華為的鴻鵠818,就是榮耀智慧屏用的那款業界最強的智能電視芯片,僅僅是28nm的工藝。但是正如之前描述的是,目前的問題是,中芯國際的14nm芯片產能還是嚴重的不足。

據說中芯國際的14nm芯片的產能目標是年底可以實現月產數千片,這個產能恐怕都不能滿足華為一家的需求,所以即使中芯國際的N+1工藝可以到7nm的水平,成熟的量產可能還至少有2年的時間。


根據中芯國際的介紹,目前中芯國際12nm芯片已經進入客戶導入階段,並且中芯國際已經在發展新一代的N+1、N+2工藝,那麼N+1和N+2的工藝是否會收ASML光刻機的限制呢?是否會遇到美國阻撓呢?這個可能是很多消費者關心的問題。

7nm工藝的芯片,有兩種光刻機可以實現,一種是DUV,一種是EUV,EUV比DUV更加先進一些,DUV是指 193nm波長的那批光刻機,EUV比DUV的工藝更加先進,效率更加高。


美國阻撓的就是EUV的光刻機,世界上最先及的光刻機,但是並不是沒有EUV就搞不定7nm,EUV的光刻機實際上是為了7nm及7nm以下的工藝準備的,而DUV的能力恰恰可以支持到7nm,要知道臺積電的第一代7nm芯片就是通過DUV搞定的。

所以,第一個結論是7nm工藝不一定需要EUV光刻機,雖然效率差一點,DUV也可以搞定。那麼第二個問題是,中芯國際是否有DUV的光刻機,這個答案當然是有的。最近的一則消息是,在3月4日,中芯國際從ASML公司進口了一臺大型光刻機,應該就是193nm波長的DUV系列光刻機。


所以既然最大的阻礙,光刻機不是7nm的量產問題,那麼中芯國際只要搞定相關的工藝就肯定可以。中芯國際N+1工藝和14nm相比,性能提升了20%,功耗降低了57%,邏輯面積縮小了63%,SoC面積減少了55%,基本就是7nm的水平了,所以最近的一則消息是中芯國際會在2020年Q4試製7nm工藝的芯片。

所以,如果工藝成熟,未來中芯國際生產麒麟980那種級別的芯片沒有問題。而且中芯國際是中國唯一的芯片製造企業,國家在大力扶持,華為、中興甚至未來的其他芯片設計企業必然會全力支持,有錢有人有技術,中芯國際的未來不可限量。


中國的芯片未來,需要華為、寒武紀這樣的芯片公司,也需要中芯國際這樣的芯片生產企業。


IT老菜鳥


中芯國際是在梁孟松博士主導下研發的N+1工藝,是不需要荷蘭ASML7nmEUV光刻機生產7nm芯片的一項芯片製程技術,從目前所披露的信息,用該技術生產的芯片其性能接近EU∨的7nm芯片,預計2020年底進行小批量試產。

中芯國際14nm工藝已經可以量產了,這項技術將滿足國內90%以上芯片生產,12nm芯片已經進入客戶導入階段。更重要的是,中芯國際已經在發展新一代的N+1、N+2工藝,並且中芯國際N+1,和N+2工藝目前都不用EUV工藝,也可以搞定7nm芯片製造!

中芯國際N+1工藝和14nm相比,性能提升了20%,功耗降低了57%,邏輯面積縮小了63%,SoC面積減少了55%,簡單來說N+1基本可以達到7nm工藝極別水平,因為芯片面積縮減55%意味著晶體管密度提升了1倍,這超過了14nm到10nm工藝的進化水平,這意味著什麼呢?沒有7nmEUⅤ光刻機我們依然可以做出手機高端芯片,雖然N+1工藝做芯片的未能全面達到7nmEUV製程芯片的性能,但不失為我們目前抗衡美國追殺華為的最好接替方案。

原本中芯國際是可以生產7nm芯片了,但在特朗普的干擾下,從荷蘭訂購的7nmEUV光刻機遲遲未送達,卡住了中芯國際的技術突破。所以中芯國際現在不得不開始尋找新的出路,現在中芯國際的14nm產能在急速爬坡,預計今年能夠達到15K,相信不久的將來,美國再想以芯片阻止國內企業的發展已無可能。

在此我們看到,中芯國際己找到手機高端芯片7nm生產的替代方案,雖然芯片在其性能和功耗有點差距,但這依然是中國芯片的一大進步,也是中國芯片製造的新希望!只要該方案能成功上線做出流片,開始時成品率低一點也沒關係,有我們強大的國家支持,有華為,中興大力協助,一定能戰勝危機,訂購的荷蘭7nmEUV光刻機將會隨之解禁交付,這才是真正目的。

除此之外,我們還有反擊的後手嗎?我個人判斷,會有:中芯國際在2019年5月24日退出美國股市,中芯國際CEO梁孟松博士是臺積電當初立下汗馬功勞的功臣,張忠謀的左右手,他曾經幫助臺積電在130納米“銅製程”之戰中戰勝了IBM,確立了臺積電在晶圓代工市場的地位。後迫不得以情況下轉戰三星,梁孟松拿出了他老師胡正明14nm的FinFET技術,一舉將三星20nm提升到14nm,三星開始蠶蝕臺積電的業務做起蘋果A7,A8芯片代工,後因臺積電起訴梁孟松,使其不能繼續為三星打工,2017年梁孟松受邀進入中芯國際,隨後有300多芯片工程師(含臺積電的)進入中國,梁孟松沒有好戲在手,能上這個臺嗎?目前的N+1工藝就是第二代的FinFET技術。讓我們共同期待吧!以上純屬個人判斷,請點贊關注,攜手跟進!





酷字牌坊老張


作為FGPA芯片領域程序員,我回答一下這個問題!

芯片工藝的14nm,7nm對芯片意味著什麼?

因為我專業是FPGA,那我就FPGA芯片舉例,效果是一樣的。

FPGA芯片的結構(如下圖)包含很多邏輯單元,他們協同完成芯片的功能。而每個邏輯單元最終都是有很多晶體管按照門電路設計組成。

簡單的說,芯片功能越強悍,晶體管也就越多;比如Xilinx 2019年發佈的號稱全球最大容量的VU19P FPGA芯片包含350億個晶體管。

幾百億個晶體管放在一起,晶體管越多,芯片面積勢必會隨之增大。但是芯片不能無限大,這時先進的工藝能有效解決芯片面積問題。

總結一句話就是:工藝越先進,單位面積的可容納的晶體管就越多,性能也就越好。

芯片能不能用低工藝簡單的做大芯片?

芯片的先進工藝從來都是每個芯片公司不斷追求的,我們公司自主研發設計的FPGA芯片之前主流還是65nm,跟FPGA老大Xilinx相比,我們的工藝是遠遠落後的。我們現在也是花了很大精力去做28nm的芯片。

就你說的,我們是不是能把65nm芯片做大,性能去達到28nm水平?我們是做實際商用芯片的,我想從實際實際應用角度通俗的說下這個問題,我們為什麼不把芯片做大?

(1)產品中,留給芯片的空間非常有限

稍微有點芯片知識的都知道,芯片是不能獨立存在的,都是要用到實際的產品上。

舉個FPGA實際應用場景:比如手機屏中,拿FGPA芯片做圖像處理,比如圖像格式轉換。拆過手機的都知道,手機的數據排線是很窄的,如果芯片面積做的太大,根本放不下,那也就沒人願意用這個大芯片了。

就比如,你臥式就只有10平米,你還硬要自己做個2.0mx2.2m的床,那勢必留給衣櫃的空間就非常狹小。

(2)芯片做大,功耗隨之增大

納米工藝影響的是晶體管柵極的寬度,也叫柵長。柵長又分為光刻柵長和實際柵長,光刻柵長就是由光刻技術決定了。柵長越大,圓晶就大,發熱量也就大,耗電自然也會非常高。

在FPGA中,功耗問題是一個相當複雜的問題。功耗涉及靜態功耗,動態功耗和IO功耗。納米工藝對功耗的影響還只是其中一部分。

(3)芯片做大,芯片良率降低,成本增加,沒有市場競爭力

芯片最終都要到像臺積電這樣的晶圓代工企業流片,每個芯片都要在晶圓上上產出來。每個芯片越小,同等晶圓尺寸就能生產出越多的芯片。比如下圖,大芯片和小芯片在晶圓上的佈局。

但晶圓上有雜質,如果芯片不幸正好處在有雜質的部位,芯片就是壞的。如下圖,A晶圓,B晶圓,C晶圓,當芯片越來越大時,良率從50%,25%到0%。良率降低,對企業直接影響就是增加成本。

總之,這個問題不能這麼簡單的假設,單純做大芯片面積,這不能解決實際問題。無論是從面積,性能,功耗還是良率方面考慮,都不能簡單的把芯片做太大。

如有不對的地方,請指正,歡迎交流,關注我!


AI科技猿


如果是隻論性能,把14納米芯片做大,性能是可以達到7納米的水平的。但是,實際的發展路線各產商都在角逐越來越小的晶體管制程。芯片會越來越小型化,芯片的綜合性在逐級提升。

這就好比拿早期的幾噸重的電腦和現在的臺式電腦來比較是一樣的,沒有可比性,因為時代的要求和目標不一樣。

假設如果我們通過提升晶元的面積,是不是可以解決芯片性能提升的問題呢?

從晶元面積的發展史可以看到,晶圓面積的增長速度較慢。如果不進行晶體管尺寸縮小,僅僅依靠晶元變大,那半導體發展將遠遠的落後於摩爾定律。

那如果晶元的尺寸不變的情況下,增大單個芯片的大小是否可行呢?

一塊晶圓是會有許多的瑕疵的,這些瑕疵會導致切割出來的芯片不可用;在芯片製造中由於灰塵或者切割或工藝等問題,也會使若干區域損壞,造成芯片不可用。

從下圖示可知,芯片面積越大,良品出貨率就越差,芯片面積越小,一塊晶元的良率越高。

芯片做小,晶體管越小會帶來哪些優勢?

1、晶體管有更快的反應速度,更低的控制電壓。

晶體管制程的每一代新工藝節點,是晶體管的夠到長度L變小。L變小後,晶體管有更快的反應速度,更低的控制電壓。

2、芯片的頻率越來越高

3、芯片功耗的減少

芯片的功耗是與電壓成平方的關係,電壓降低,可以極大的減少功耗。

因此,芯片的性能(頻率、面積、功耗)與芯片中集體管個數並沒有必然聯繫,而僅僅通過增大面積無法達到提高性能的目的。近40年芯片的發展,是用過不斷縮減晶體管尺寸,而確保近40年半導體行業高速的發展。

以上是我個人的一些經驗和總結,希望可以幫助到大家,如果有不同意見和建議,歡迎大家評論區留言討論。

匯聚魔杖


看基本所有回答大家都很樂觀說可行,我來講一下不同觀點,答案是不可能,基本原因如下:

第一:一個半導體工藝節點定義好了以後,這意味著所對應的前端器件製程(FEOL),中段製程(MEOL)和後段製程(BEOL)規格基本確定,可以在這基礎上有一些小的優化調整(也就是工藝優化,類似於Intel 14nm=>14nm+=>14nm++等等),但是這個優化幅度絕對不會超過下一代工藝的進步空間,要不然半導體生產商靠什麼賺錢,要不然Intel為什麼不直接把他家的14nm+++命名成10nm或者7nm?這個最終的決定權在下游的芯片設計公司,不是半導體生產商可以為所欲為的

第二,即使以商業利益而言,如果中芯國際的14nm工藝真的可以做到競爭對手7nm的水平,中芯國際也絕對不會把這個工藝仍然命名為14nm

第三,下面這個圖是真正7nm EUV技術和用DUV技術做出來的7nm圖形差別(也就是中芯國際目前正在研究的)



集成電路科普者


按現有中芯的實際進度,根本不需要題主的這種假設,因為中芯已經在逐步向7nm工藝前進!我們不妨來看看中芯現有的發展情況吧!

1、中芯14nm已經量產:

早在2019年Q3中芯14nm就開始小規模量產,後續產能開始逐步爬坡,預計到2020年底將達到15000萬片,最終產能應該是達到2萬片。

2020年1月的時候,華為將自己的14nm芯片轉交給了中芯進行代工生產,雙方的這次合作可謂雙贏。中芯代工可以避免華為未來進一步為被美國限制,同時也能解決中芯收入的問題,從而讓中芯有較為充足的資金進一步支撐研發。當然,14nm工藝量產後不光是給華為生產手機芯片,還將會給其他行業生產。

2、中芯N+1新制程進度:

在2020年2月的時候中芯公佈了自己的新工藝製程的進度,也就是FinFET 製程 N+1 代,對於這代新工藝中芯並沒有明確表示是7nm或8nm,但是從中芯公佈的一些參數來看,坊間均猜測這代屬於7nm低功耗版本,相比14nm工藝,N+1代功耗降低57%,效能增加20%,Soc面積和邏輯面積分布介紹55%及63%。從這些數據上來說,N+1這代工藝足以讓芯片上的晶體管密度翻倍。

目前N+1代中芯已經2019年末時進入到了客戶驗證導入階段,按現有進度到2020年底就可以實現小規模的量產,到2021年時可以實現量產。

在中芯的規劃中還有N+2代的工藝,對於這代業內人士認為仍舊屬於7nm工藝,但性能相比N+1會有較大的提升,屬性高性能的版本。

3、關於7nm光刻機的情況:

最後再聊一下EUV光刻機的事情,目前中芯從ASML訂購的7nm光刻機一直未到位,顯然這塊也是被卡脖子了。不過,對於這種現狀中芯認為在N+1製程上本身用不上EVU,等7nm光刻機就位後再將轉到EUV上。

從當年臺積電的情況來看,在沒有EUV光刻機的情況下,可以通過DUV多重曝光來解決,可能中芯屆時也會採用這種方式,不過對中心而言這其中還有很多技術問題要解決。

Lscssh科技官觀點:

綜合而言,以中芯現有的規劃發展,如果順利那最遲在2021年結束的時就能實現7nm製造工藝,完全沒必要去考慮題主的各種假設。



Lscssh科技官


我來簡單回答以下這個問題。

1)首先,中芯國際是一家偉大的公司,但是也不是神仙,不可能違背科學原理的。無論是那家公司,也不能把14納米的芯片的性能做到7納米的性能的,誰都不行,否則就是吹牛打B的 呵呵。

2)14納米和7納米,也就是芯片內的電路的最小的柵格的寬度,直接影響芯片的面積大小,芯片的耗電量,和芯片的性能。這裡的芯片性能主要是隻芯片的運行速率。

3)同樣的芯片複雜度和邏輯門數的情況下,14納米芯片必然比7納米的芯片面大大,這個對於高度集成的行業,如手機等,嚴重影響主板的大小的。而14納米的芯片,因為電路寬度的原因,勢必耗電大,也就自然發熱大;而芯片的發熱,勢必影響芯片的內部的運行速率,這樣對與芯片的執行速度是致命。

4)如果,可能,如果運行速率設置足夠低,且不考慮面的和耗電的情況下,14納米和7納米的芯片,理論是是性能相同的,但是實際中是不可能。但是,誰有傻的會要低速率的芯片和高耗電的產品呢??


最好,中芯國際,這幾年其實發展還是很好的,技術上應該已經能夠做到7納米的芯片,但是手機工程上,大規模生產還需要努力,良品率也需要提高的。


快樂生活樂無悠


中芯國際只論性能,把14納米芯片做大,性能是否達到7納米水平?越來越低nm工藝製程成為了芯片設計上的追求,也是各芯片製造商不得不緊跟設計者的需要。

為何現在芯片設計廠商要追求越來越低的工藝製程,其主要目的是為了在同一大小塊芯片上容納更多的晶體管,增強芯片的性能。同時晶體管之間的間距減少,電容降低,開關頻率提升,速度更快更加省電。理論上把14nm芯片做到7nm芯片的性能是有可能的,但是要容納與7nm相同或者更多數量的晶體管,14nm芯片面積將會變得更大,而且能耗將會很高,在產品上將變得不實用。


比如手機芯片,在巴掌大的手機上如果芯片就佔了半巴掌大,顯然是不實用的。所以各大芯片設計廠商拼命設計更多晶體管的芯片,製造廠商也拼了命的提升自己的工藝製程滿足芯片設計者需求。所以像臺積電、三星等,都在競爭生產及解決7nm、5nm,甚至3nm製程工藝,以求在未來佔據主動。而中芯國際與他們相差不小的距離,到2019年低才開始量產14nm芯片。

這源於中芯國際的設備沒有辦法達到如此高的要求,同時其生產工藝及技術沒有辦法實踐。早在兩年前就花1.3億美元的高價向荷蘭ASML訂購了一臺7nm工藝製程的光刻機,可惜的是一直遭到美國的阻攔與騷擾,ASML也不得不通過各種搪塞未能交付這一套高端光刻機的理由。



不過好在中芯國際已經能夠量產14nm芯片,並且已經和華為有了芯片製造業務,可以說國內除了極少部分需求之外,比如華為7nm手機芯片和紫光展銳6nm手機芯片,14nm工藝芯片已經能夠滿足了絕大部分需求。

目前中芯國際正在像7nm工藝製程進發,他們正在研發N+1、N+2工藝水準,將會與臺積電7nm芯片工藝水準對齊。即使沒有高端EUV光刻機設備同樣可以製造7nm芯片,只是不能製造7nm EUV工藝芯片。中芯國際的未來可期。


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東風高揚


雖然工藝的標準不是很統一,有這個可能!

但是,目前工藝最好的英特爾家的14nm+也拼不過臺積電的7nm。

也就是英特爾的10nm才能比臺積電7nm優秀

所以說,中芯國際要想在14nm+擁有堪比臺積電7nm的水平很難,很難,很難(重要事情說三遍)

而且考慮中芯國際的工藝水平落後1,2代,我想中芯國際也不會這麼做!

(如有錯誤,不同意見,請指出,謝謝[祈禱])

中芯國際,加油💪!!!




城南顧裡


一、決定CPU性能的究竟是什麼?

不管是消費級市場的AMD和英特爾,還是在商用領域的各種國產芯片廠商,用戶評判CPU芯片產品好壞的標準只有一個,那就是性能。

對普通用戶而言,評價CPU的性能,看處理器的表現,比如跑分之類的就行了。但對於行業來講,不會這麼膚淺的,CPU處理器的性能有一個標準的判斷公式:CPU性能=IPC×頻率。這個公式最早由英特爾提出,並被廣泛認可。

一、工藝更先進帶來的是什麼好處?

那麼藝更先進帶來的是什麼?是IPC的提升,還是頻率的提升?

IPC是指CPU每一時鐘週期內所執行的指令多少,IPC代表了一款處理器的設計架構,一旦該處理器設計完成之後,IPC值就不會再改變了。

而頻率就不用說了,大家都清楚了的,而工藝的提升,能夠帶來頻率的提升麼,一定程度上會的,但這並不是主要的。

我們知道所謂的7nm還是5nm,其實指的是芯片上晶體管門電路的寬度,門電路之間連線的寬度與門電路的寬度相同。

工藝越先進,這個寬度越小,晶體管就可以做得更小、更密集,從而晶圓也就更小,芯片本身沒有變得更復雜,這樣就讓成本降低不少。而這個才是芯片工藝提升的最大好處,即成本可以降低很多很多,節省原材料。

三、所以如果不計成本,不考慮芯片的大小,做大,7nm性能肯定能比7nm更強大

所以考慮到IPC是固定的,頻率的提升和工藝有一定的關係,但關係不是那麼的大。這時候如果我們不斷的增加芯片的面積,即容納更多的晶體管,不考慮功耗,成本,那可以確實是可以讓7nm芯片的性能比5nm的芯片還要強。

但在商用領域,這是沒有意義的,市場才是一切。


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