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高通已赶不上华为:同是台积电7nm,骁龙865采用的N7P工艺与麒麟990 5G的N7+工艺有多大差距?

2019-12-05 14:56:41 46点赞 49收藏 214评论

本文经超能网授权转载,原标题《台积电的下一步 7nm EUV、5nm以及3nm》,作者:倪嘉声,未经允许请勿转载。

12月4日,高通正式宣布骁龙865,高通称其比上代产品骁龙855CPU性能与GPU性能均提升25%,这样的进步确实令人称道。但高通在技术方面却三缄其口,只能用“支持毫米波与Sub-6G的5G网络才是真5G”这样的言论来强撑场面。

实际是如何呢?首先骁龙865并未集成5G基带,需要外挂高通X55基带才能实现双模5G网络,其次高通骁龙865的制程为老技术的升级版N7P,仍然是DUV光刻工艺。相比之下,华为麒麟9905G既集成了5G基带,同时采用最新的N7+制程,即使用全新的EUV光刻机。虽然在性能表现上华为还不及高通,但在技术的投入与新技术的应用上,华为已实现了领先。

为何华为的N7+制程要比高通的N7P制程先进,领先的话又领先多少?以下是来自《超能网》的台积电各制程工艺介绍,希望能解答值友的这些问题。简单来说就是下方这张图,华为N7+比第一代7nm工艺性能提升15%,节能提升30%;高通采用的N7P性能仅提升7%,仅节能10%。

此外可以看到DUV光刻机到下一代6nm就无法继续采用了,而EUV技术则会继续发展,5nm,3nm制程都将由EUV光刻机完成。

高通已赶不上华为:同是台积电7nm,骁龙865采用的N7P工艺与麒麟990 5G的N7+工艺有多大差距?

原版7nm工艺(N7)

TSMC认为他们的7nm工艺(N7)是目前可用的半导体工艺中最为先进的。在VSLI峰会上面,TSMC披露了7nm工艺的一些技术细节。目前除了少部分主要客户(小编:某VIDIA),大多数TSMC的客户都表示将直接从TSMC 16nm节点工艺直接转到7nm节点工艺。            

TSMC各节点工艺关键特征对比表

高通已赶不上华为:同是台积电7nm,骁龙865采用的N7P工艺与麒麟990 5G的N7+工艺有多大差距?

TSMC的10nm节点将是一代短命的工艺,看起来更像是一代用于过渡的工艺。相比起16nm节点工艺,7nm可以提供3.3倍的门电路密度,在同等功耗上提供35~40%的速度提升或者可以降低65%的功耗。

高通已赶不上华为:同是台积电7nm,骁龙865采用的N7P工艺与麒麟990 5G的N7+工艺有多大差距?

不过7nm技术的亮点更加在于TSMC对于良率的控制,根据TSMC给出的信息,得益于在10nm工艺上面的经验,7nm工艺的成熟速度是有史以来最快的。随着7nm工艺纷纷被高性能计算领域所使用,TSMC开始分别向移动端客户和生产250mm^2^以上Die大小的HPC客户报告不同的缺陷密度。

有趣的是,TSMC发现他们7nm节点工艺的需求在每季度以1%的速度下降着,同时他们利润的主要来源还是成熟的16nm节点工艺,不过他们认为,7nm工艺将提供整个年度25%的利润。

第二代7nm工艺(N7P)

TSMC已经开始提供优化版的7nm制程了,他们把这种工艺命名为"N7 Performance-enhanced version",简写为N7P,翻译过来就是7nm性能增强版,一般称之为“第二代7nm工艺”或者“7nm year 2”。

高通已赶不上华为:同是台积电7nm,骁龙865采用的N7P工艺与麒麟990 5G的N7+工艺有多大差距?

N7P是在原版基础上对某些生产步骤(例如FEOL和MOL)进行了优化,从而得到了约7%的性能提升,或者10%的省电效果。

7nm EUV(N7+)

TSMC内部将首次引入EUV(紫外线光刻)技术的7nm工艺称之为"N7+",不要把它和上面的“第二代7nm工艺”给搞混了,那种仍然是采用目前常用的DUV(深紫外线光刻)。N7+已经在上个季度进入了量产环节,TSMC表明这种新工艺的产量已经可以达到原来7nm工艺的水平了。

相较于初代7nm工艺,N7+可以提供1.2倍的密度提升,同等功耗水平下提供10%的性能增幅,或者同性能节省15%的功耗。纸面数据上的表现当然是比上面的N7P还要强一些。当然,使用新的EUV技术也意味着需要在物理上重新实现一遍芯片,并且使用新的EUV掩膜。

6nm节点(N6)

6nm节点是N7(初代7nm工艺)的EUV等效工艺,计划使用比N7+更多的EUV层,它兼容于N7工艺,目的是为大部分客户提供制程的升级。在N6工艺上,有些N7节点的设计将会采用新的方式来实现,最终将提供约18%的密度提升。

比较特别的是,N6工艺进入实际生产的时间将会比N5还要晚,风险生产将会在明年早些时候开始,在2020末开始工艺爬坡。正因如此,TSMC称他们将会把在N7+和N5这两种工艺上学习到的经验运用于N6上面。

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