臺積電一騎絕塵將持續多長時間?5nm工藝三星差距“拉大”

在今年的工藝大戰中,最令人矚目的就是5nm了。代工老大臺積電上半年就將量產5nmEUV工藝,而千年老二三星也在加碼投資,預計6月底完成5nmEUV生產線,預計最快將在今年底開始生產5nm。從進度來看仍有差距,三星難免“芯”有苦衷。但不止如此,恐性能的差距也在拉大。據快科技報道,據WikiChips分析,臺積電5nm的晶體管密度將是每平方毫米1.713億個。相比於初代 7nm 的每平方毫米9120萬個,這一數字增加了足足 88%,而臺積電官方宣傳的數字是 84%。

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除了晶體管密度大漲之外,臺積電 5nm工藝的性能也會顯著提升,畢竟這是重要節點。臺積電表示,與7nm工藝相比,同樣的性能下5nm工藝功耗降低30%,同樣的功耗下性能提升15%。而據三星此前的分析,與7nm EUV工藝相比,三星的5nm EUV工藝性能提升10%,功耗降低了20%,邏輯面積效率提升25%。

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從整個半導體器件的生產流程上看,需要用到測試系統的工序包括晶圓檢測(也稱圓片測試,CP,即Circuit Probing)和成品測試兩大環節(也稱終測,FT,即Final Test)。完成測試的主要步驟包括:1)將芯片的引腳與測試系統功能模塊相連;2)通過測試系統向芯片施加輸入信號;3)得到輸出信號後判定芯片通過測試與否。由此來看,半導體測試系統的升級與芯片製程迭代並無絕對關聯。系統總線設計能力、單板卡資源通道數、多工位並行測試能力、連接方式、測試速率、測試精度、軟件可開發性及易用性等才是衡量測試系統優劣的關鍵指標。

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從國家戰略安全和經濟性角度,推動以集成電路為主的半導體產業的發展,增強信息產業創新能力和國際競爭力,實現集成電路產業專用設備進口替代刻不容緩,國家出臺了一系列鼓勵扶持政策:不完全羅列,僅2010-2019年之間大大小小相關政策就多達二十個,這為半導體產業建立了優良的政策環境,促進半導體產業的快速發展,在2014 年國家集成電路產業投資基金成立後,部分地方政府先後推出集成電路產業發展基金,以支持當地的IC 產業發展。

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隨著全球電子信息產業的快速發展,全球集成電路設計行業一直呈現持續增長的勢頭。然而,由於智能手機、筆記本電腦等終端產品進入成熟期,增量放緩,而物聯網、人工智能等新興領域仍處於技術積累階段,對半導體產業的貢獻度較低,2018年全球集成電路設計行業銷售額為1139億美元。數據顯示,2010-2018年全球集成電路產業市場規模增長迅速,年均複合增長率為7.58%。

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