7nm芯片制造工艺,7nm芯片都有哪几种

  

  前言这几天,我在看一个粉丝的评论,他在我之前解释了mask aligner的视频。内容如下:   

  

  ASMLEUV光刻机一天能刻多少芯片?一年只生产几台,如何满足市场?要知道一年手机会有十几亿部,光刻机能同时刻多少芯片?   

  

  嗯,这是一个非常好的问题,所以我想单独做一个视频来解释这一系列的问题。   

  

  谁叫我们这么宠粉!   

  

  与芯片的关系2019年,荷兰ASML公司只卖出了26台EUV光刻机,其中一半卖给了TSMC。   

  

     

  

  作为ASML最大的客户,TSMC占据了铸造行业的半壁江山,同时也是先进技术研发的行业领导者。   

  

  根据TSMC官网公布的数据,2019年,TSMC年产能超过1200万片12英寸晶圆。   

  

  换算成一个月,月产量大概是100万片。   

  

     

  

  注意这里指的是几万片晶圆的产能,不是多少芯片。   

  

  能不能自己估算一下,算出个大概?   

  

  我们先来了解一下晶圆和芯片的关系。   

  

  现在常见的芯片都是硅基芯片,由硅片制成。硅晶片是一种厚度约为1毫米或更小的圆形硅片。   

  

     

  

  在这个硅片上,我们可以制作各种电路元件结构,使之成为具有特定电气功能的IC产品,比如芯片之类的。   

  

  而且这种圆形薄板有很多尺寸,比如8寸,12寸,18寸,甚至更大。   

  

  那么问题来了,这些硅片什么尺寸最合适?   

  

  其实芯片工艺越小,晶圆尺寸越大。   

  

     

  

  目前14nm及以下工艺的芯片都是12寸晶圆,因为晶圆越大,基板成本越低。未来甚至会出现18英寸或更大的硅片。   

  

  但根据目前的数据,12英寸晶圆的出货面积约占全部半导体晶圆的65%,8英寸晶圆约占20%,其余主要是更小尺寸的晶圆。   

  

  做芯片那么如果用12寸晶圆做芯片,一片能做多少芯片呢?   

  

     

  

  让我给你算一下。   

  

  12英寸晶片的表面积约为70,659平方毫米。   

  

  芯片方面,我们以华为麒麟990 5G为例。其芯片面积为113.31平方毫米。为简单起见,我们把它看成100平方毫米。   

  

     

  

  值得一提的是,这个小地方集成了多达103亿个晶体管。   

  

  是的,你没听错!确实有很多!   

  

  如果达到100%的利用率,可以生产700个芯片,但这是不可能的。   

  

  原因是因为芯片是方的,晶圆是圆的,必然会有边角余料留下,所以不能简单的用晶圆的面积来划分晶圆的面积。   

  

     

  

  怎么算?   

  

  实际上,晶片上的芯片可以看作是一个圆内可以容纳的所有正方形的集合。   

  

  所以可以采用下面的公式:   

  

  每个晶圆的晶片数=(晶圆的面积/晶片的面积)-(晶圆的周长/(2*晶片面积)的开方数).   

  

  还有晶圆的周长 = 圆周率 * 晶圆直径.   

  

  业内所谓的6寸、12寸或18寸晶圆,其实是晶圆直径的简称,但这个寸是一个估算值。实际上,晶圆直径有150毫米、300毫米和450毫米。   

  

     

  

  因此,将相关数据代入公式,计算出约为640片,但考虑到良率等原因,实际可生产的芯片数量约为500片。当然,500元只是一个大概的数额。   

  

  那么12片的月产能是多少呢?   

寸的圆晶时,就可以计算出一个月能生产多少芯片了。

  


  

中芯国际产能上面说到台积电每月的产能达到了100万片晶圆。

  

那么作为目前国内最大最先进的晶圆厂-中芯国际,它这边的产能是怎么样的呢?

  

  

根据中芯国际最新财报显示,在2020年第二季度,月产能合计48万片晶圆左右。

  

可以看到出与全球晶圆代工龙头台积电相比,中芯国际差距较大。而且最先进的技术还是要差两三代。

  


  

最后中芯国际最新的N+1工艺的芯片将于2020年年底量产。

  

据悉,N+1工艺可以比肩台积电的7nm芯片。但因为其在性能和规格上和台积电规定的标准7nm芯片还有所差距。

  

  

一直以来,台积电霸占着芯片市场,掌握着绝对话语权。中芯与台积电的大战也屡屡受挫。但是中芯国际并没有放弃,而是再次向世界先进制程发起冲锋!

  

如今中芯国际这个是DUV工艺实现的7nm,虽然成本比EUV高些,但起码是解决了从无到有的问题。

  

最后我想说中国科技发展并不会因为外界的打压而停滞不前,只会越来越快,这一点西方必须要明白了!

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