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台積電、三星爭奪2nm,中芯國際剛突破55nm工藝?這次可不一樣
2022/09/13
2022/09/13

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十年前,台積電突破28nm制程,將人類芯片制造水平提升到新的台階。在28nm制程下,許多科技產業實現重大創新突破。

現在,台積電與三星開始爭奪3nm,2nm。在這時刻,中芯國際剛突破55nm工藝。這項55nm工藝有什麼不一樣呢?芯片制程持續發展,會性能過剩嗎?

中芯國際突破55nm BCD工藝

芯片制造業事關各行各業的發展,所以在很多人的認知中,芯片制程其實是越高越好的。若是放在消費電子等高性能計算場景中,高端芯片制程的確可以帶來更好的運行表現。

比如5nm制程的芯片肯定比14nm的芯片要好,14nm的芯片在手機上運作時未必能帶動大型軟件,卡頓,無響應是常有的事。

而5nm芯片不論是響應速度還是算力水準不是低端制程芯片可以比擬的。美國芯片巨頭相繼設計出高端芯片,然后找台積電,三星代工生產。

目前這兩家公司都實現了4nm的芯片量產,三星更是實現3nm的量產突破,台積電預計在9月份步入到3nm的量產階段。然后到2025年,二者會掀起更先進的2nm競爭。台積電表示,會保證量產2nm時是全球領先的。

可芯片制程真的低越好嗎?恐怕也得分工藝類別。就像中芯國際突破了一項55nm的BCD工藝平台,就已經實現行業領先了。

根據中芯國際傳出的消息,已經實現了55nm BCD工藝平台的第一階段研發,正在進行試產。

看到這里可能很多人會感到一頭霧水,只是55nm嗎?BCD工藝是什麼?

首先要明白BCD工藝的含義,這項工藝是一種單片集成技術,具體是將CMOS、DMOS、Bipolar三種器件集中在一顆芯片上制造,這種芯片集成制造技術就是BCD工藝。

而BCD工藝的用途非常廣闊,可以在汽車、計算機以及工業自動化使用這些技術。通過BCD工藝,芯片行業可以將功率半導體、模擬芯片、數字信號處理器集中在單片上。不僅有良好的集成度性能,而且降低功耗,有揚長避短的效果。

全球首個BCD工藝芯片出自意法半導體之手,其在1985年成功研制。在經過三十多年的發展歷程中,意法半導體將BCD工藝發展到了第十代技術,制程提升至90nm,線寬尺寸大幅縮減。意法半導體做到這一點已經是攻堅克難,而中芯國際做到了55nm。

實際上中芯國際并不是國內第一個研發BCD工藝的芯片制造商,還有華虹半導體也涉獵其中。華虹半導體擁有完善的工藝平台,基于BCD開發的制程技術達到了0.35um,0.18um,最高也可實現90nm。

總的來說,中芯國際BCD工藝的突破與台積電,三星等高端制程大不相同,台積電,三星能實現5nm及以下的制程突破,其實是單獨在CMOS工藝平台進行的突破。所以55nm的BCD工藝和2nm的CMOS工藝不可同日而語。

芯片制程持續發展,會性能過剩嗎?

不管是55nm的BCD工藝還是5nm,3nm的CMOS工藝,本質上都是為了提升人類的工業水平,加速全球芯片制造產業的進步。台積電,三星不斷探索高端制程,中芯國際也用自己的方式發展未來。

可新的問題也出現了,芯片制程持續發展,會性能過剩嗎?

從需求上來看,手機芯片發展到5nm已經出現性能過剩的情況。有多少人購買手機的需求只是耐用就好,不會卡就行。一顆5nm芯片可以集成一百多億根晶體管,可日常使用中真的需要調用這百億根晶體管嗎?

也許只是刷個視訊,打個電話,5nm芯片顯得有些大材小用了。

當然,性能過剩還得因場景而異,若從行業發展的角度而言,其實性能過剩是片面的看法。因為不斷發展的科技技術需要更高的芯片制程支持,比如大數據,人工智能以及智能汽車等等都在不斷提高算力需求。

消費者也許用不上頂級的芯片處理器,但是對一些企業來說,在提供的伺服器,數據中心應用場景中,對芯片的算力需求已經達到了每秒數十萬億次。

一般的制程芯片無法撐起如此龐大的算力需求,只有不斷升級芯片制程,才能促進科技產業的持續發展。所以芯片性能過剩未必適用于所有場景,未來的路還很長,仍有發展的空間和意義。

寫在最后

中芯國際雖然突破的是55nm BCD工藝,但在這個工藝平台上,已經相當于台積電,三星在CMOS器件平台上的高端水平了。相信這只是開始,在芯片探索的路上,期待未來還能取得更大的進展。

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