晶片製程還要從電晶體說起,電晶體是晶片的組成單位,可以說如果晶片是房子,那麼電晶體就是組成房子的磚塊,隨著晶片技術的發展,單個晶片上集成的電晶體越來越多。
英特人創始人之一的摩爾曾經說過著名的摩爾定律:當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18-24個月翻一倍以上。在2018年發布的麒麟980晶片上就集成了69億個電晶體。
下面就是電晶體的結構,圖中的電晶體結構中,電流從 Source(源極)流入 Drain(漏級),Gate(柵極),可以把電晶體比作水龍頭,水流從源極流入漏極,柵極就相當於水龍頭的開關。而柵極的最小寬度(柵長),就是XX nm工藝中的數值。柵極的寬度則決定了電流通過時的損耗,表現出來就是手機常見的發熱和功耗,寬度越窄,功耗越低。可以這麼理解如果打開水龍頭的力越小就相當於製程越小。
對於晶片製造商而言,主要就要不斷升級技術,力求柵極寬度越窄越好,但是進入10納米製程將面臨相當嚴峻的挑戰,主因是1顆原子的大小大約為0.1納米,在10納米的情況下,一條線只有不到100顆原子,在製作上相當困難,而且只要有一個原子的缺陷,像是在製作過程中有原子掉出或是有雜質,就會產生不知名的現象,影響產品的良率。
臺積電最近幾年坐穩了全球晶圓代工市場一哥的位置,不僅市場份額高達50%以上,在7nm等先進工藝上也是領先一步的,預計其獨霸優勢至少持續5年,在2nm工藝量產前都是有優勢的。
臺積電在2018年首發了7nm工藝,目前這依然是最先進的工藝之一,領先於三星、Intel等對手,先後獲得了蘋果、華為、AMD等公司的大訂單,現在也是居高不下。
今年將會量產5nm工藝,蘋果、華為依然是大客戶,不過華為在9月15日之後就不能出貨了,後續AMD等客戶會跟上,2021年預定的產能是當前的2倍。
再往後,臺積電還有3nm工藝,風險試產預計將於今年進行,量產計劃於2021年下半年開始。
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