英特尔台积电三星GF工艺制程对比

2013-11-18 08:41:43来源: 煮机网
    说了一大堆,无非论证了,除了大家熟悉的xx纳米(线宽)越小制程越先进,评价目前半导体制程水平还有两点:Poly/SiON极和HKMG栅极的档次差距,以及如果同样是HKMG栅极的情况下,采用前栅极工艺(gate-first)和后栅极工艺(gate-last)对芯片在实际应用时的影响。

这里再总结一下:
(1)与poly/SiON相比,使用HKMG栅极,晶体管能做的更小,漏电也更少
(2)在高性能/低功耗方面,使用后栅极工艺HKMG栅极的芯片较好
可能大家会提到FinEFT即3D晶体管,这个是整个晶体管层面上的创新(三栅极晶体管),而之前我们讨论的、无论是关于HKMG栅极和poly/SiON栅极,还是gate-first/gate-last工艺,创新仅仅局限在传统晶体管的栅极上。考虑到目前只有Intel 一家实现了3D晶体管的大规模量产和实用,其他厂商完全与其不在一个档次上,而此文的主要目的是比较台积电、Globalfoundries、三星目前半导体制程工艺的优劣,所以就不再深究FinEFT的影响了。
台积电28nm制程工艺分布情况

台积电目前四种适应不同市场定位设备的28nm工艺,其中HP、HPL、HPM皆采用了HKMG栅极和后栅极工艺,而LP采用了poly/SiON栅极和前栅极工艺。所以,综合来看,HPM最好,LP最差。
参照上图,性能方面HPM>HP>HPL>LP,漏电HPL<HPM<LP<HP。
实用层面,高通MSM8960 Snapdragon S4使用的就是28nm LP工艺,而红米吹嘘的联发科四核芯片MT6589T也是台积电最差的28nm LP工艺。

HPM的实用典范则是高通的骁龙800。最近MTK(联发科)发展势头惊人,已经曝光的下一代四核芯片MT6588和八核芯片MT6592将采用台积电28nm级别综合最好的HPM工艺。
英伟达A15核心的Tegra 4使用的是漏电最少的HPL,看来为了控制A15的功耗,英伟达也只有在制程工艺上弥补了。
GlobalFoundries的28/32nm 制程工艺情况

Globalfoundries四种28nm制程工艺和单独列出的32nm制程,皆是gate-first即前栅极工艺,可见其目前的制造水准。
这里不得不八卦一下,Globalfoundries最初成立是依靠从AMD分离出来的晶圆制造厂,后来获得中东超富产油小国的Advanced Technology Investment Company(ATIC)公司投资入股,到最后ATIC全资入股,所以Globalfoundries烧钱起来是毫不吝啬的。中东富豪投资这一行,花钱起来让人侧目,但似乎并不怎么上进。
如上表,32nm级别的SHP和28nm级别的HPP、HP、SLP都是HKMG栅极,而G(unoffical)则是传统的Poly/SiON。客户一栏里我们也可以发现,Globalfoundries主要客户还是AMD。
另外,据说Globalfoundires依靠价格优势以及台积电产能不足,今年第三季度从台积电那里分流了点MTK(联发科)和高通的28nm级芯片的订单,具体用在哪些产品上,笔者并不清楚,但可以肯定的是,这些芯片的品质非常一般。
三星也传出把Globalfoundries当做是“后备工厂”,因为目前三星的晶圆工厂已无法同时满足自家芯片和苹果A系列移动芯片的需求,就把一部分订单转包给了Globalfoundries。苹果整天吵着要“脱离”三星,事实上,三星根本无所谓,你脱离了反倒释放了产能,可以给自己的产品集中供货。
三星 28/32nm制程工艺情况

三星目前的28nm级别制程使用的是HKMG栅极,但是是前栅极工艺。自家的Exyons 5系列芯片和苹果的A7,都是采用的此种工艺。
但是千万别以此小看了三星。早在业界进入HKMG时代之初,三星声明支持前栅极工艺却秘密研发后栅极工艺,下一代无20nm/14nm全面使用后栅极工艺应该是板上钉钉了。
还有更惊人的,三星的14nm级FinEFT即3D晶体管早在2012年年底就已经流片成功,相传明年旗舰Galaxy s5上的Exyons 6系列芯片就使用这种工艺制造,而量产时间点,就在明年2014年年初!相比之下,目前晶圆代工市场份额最大的台积电,其产品路线图显示2015年才会量产3D晶体管芯片。而Globalfoundries,在三星已经流片14nm FinEFT晶圆成功的前几个月,才刚刚宣布14nm 3D晶体管的研发计划。
如果传言属实,三星进步神速不但会在技术上最接近Intel,最先进制程的大规模量产实用层面,则一举超过包括Intel、台积电和Globalfoundries。未来一年将是晶圆代工市场格局发生关键性转折的一年,三星无论在技术上、还是率先大规模实用最先进制程工艺上,很可能一鸣惊人,就此逆转老3的地位。
至于苹果要脱离三星,圈内稍微有点常识的都知道,这对苹果来说是得不偿失,只能在媒体上吹风而已。把订单交给台积电,台积电不愿承担风险,为台积电增加投资和补贴意味着抬高成本;而把订单交给GlobalFoundries,GF如此懒散不求上进的“土豪”,无论是大规模量产供货上,还是产品技术品质,都竞争不过勤奋的亚洲人。Intel ?苹果得看别人的心情。
总结
Intel在后PC时代还是保持着Tick-Tock的节奏,这几年在制程级别的代级领先和更先进的工艺技术,还是前几年积累的。竞争对手与其差距正在慢慢缩小。其中,三星尤其值得警惕。
晶圆制造领域Intel 之外的其他厂商,台积电的表现算是稳扎稳打,但基于赢利/商业利益的考量,技术演进的速度还是过于保守了。靠钱堆起来的Globalfoundries 开始有了起色,正在慢慢走向成熟,但土豪的气质依然未变,靠脚底下石油不愁吃不愁穿的阿拉伯人,最欠缺的其实是亚洲人的上进心/危机感。
三星的话,不多说了,看不久的将来会发生什么吧。

关键字:英特尔  台积电  三星

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/1118/article_27839.html
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