在2022年的芯片行情中,IBM的2nm工艺制程技术突破引发了行业热议。随着5nm处理器的大规模市场化,芯片巨头们正迈向下一轮制程竞赛:三星宣布其即将推出的3nm工艺基于全栅极(GAA)FET,而台积电则计划将FinFET扩展到3nm,并计划到2024年左右迁移到2nm的纳米片FET。
一直以来,芯片巨头将先进制程作为竞争的目标,以实现功耗、性能和面积(PPA)的平衡。然而,更先进的制程不仅代表技术领先性,还意味着更高性能和更低功耗,因此备受关注。
尽管先进制程对芯片厂商至关重要,但并非唯一重要评判标准。良率同样是一个严肃的问题,它直接影响到芯片成本。一颗合格的晶圆可以带来1.5亿美元净利润,而良率提升可能会带来更多收益。然而,不同公司有不同的认定标准,对于达到量产所需良率数值,每个公司都有自己的判断。
对于提高良率而言,无论是设计复杂还是工艺步骤多,这都会影响到良率。此外,环境污染也会对良率造成一定影响。在经济角度上讲,提升良率可以被视为摩尔定律延续,因为它允许通过降低成本来生产更好的产品。
不过,将提升好坏视为摩尔定律延伸前提是,其并不直接决定晶圆厂是否进入下一代工艺研发开发新工艺不是建立在前一代稳定的基础上,而是在挑战制程极限。这也是为什么同时研发多个工艺节点成为常态。
从实际效益看,大部分智能应用场景所需的芯片可能连28nm以下就用不到,从性价比看根本不需要5nm以下的芯片。而且,即便花费了很多钱之后,也可能做出来概率依然很低,这是一个让人绝望的情形,所以提高好坏更加实际有效,大部分学者赞同这一方向认为符合内循环政策引导。
站在产业链发展和国家利益来说,研发先进制程是一刻不能停歇半导体是赢家通吃局面,只有落后才能死路一条。这事关市场地位争夺、民生安全,是充满挑战但又催人振奋的事业。