芯片制程中,通常数字越小代表工艺越先进。14nm 和 16nm 向上(更先进)的制程有 12nm、10nm、7nm、5nm、3nm、2nm 等;向下(相对落后)的制程有 28nm、40nm、65nm、90nm、130nm 等2。以下是部分介绍:
向上(更先进)的制程
- 12nm:台积电的 12nm 制程是其第四代 16nm 技术,在性能和成本上有一定优化。格芯有 12lp 和 12fdx 技术,分别针对不同应用场景。三星的 11lpp 和格芯的 12nmlp 有相似之处,都是对三星 14nm 改良的产物。
- 10nm:行业玩家主要有台积电、三星和英特尔。台积电在 10nm 节点较为***,典型产品是 2017 年为苹果代工的 A11 处理器。
- 7nm:已经量产的主流先进半导体制程工艺。采用***紫外光刻(EUV)技术等,在相同面积上可集成更多晶体管,提高芯片性能和降低功耗。
- 5nm:已经量产,进一步提高了晶体管密度和性能,降低了功耗。应用于高端手机处理器、人工智能芯片等领域。
- 3nm:台积电在 2024 年下半年推出 3 纳米芯片 N3E,苹果 iPhone16 Pro 系列机种可能会搭载。相比 5nm 制程,在性能和功耗方面有进一步提升。
- 2nm:台积电计划 2025 年投产 2 纳米芯片,采用纳米片电晶体等新技术,有望在性能和能效比上取得更大突破。
向下(相对落后)的制程
- 28nm:长期以来被视为具有性价比的制程工艺,有很长的生命周期。在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面相比更早期制程有明显优势。
- 40nm:曾经是主流的制程工艺之一,目前在一些对成本敏感、性能要求不是特别高的领域仍有应用,如部分消费类电子产品、物联网设备等。
- 65nm:在历史上是重要的制程节点,可实现较为复杂的芯片设计,现在一些要求不高的芯片产品中可能还会使用。
- 90nm:较早的成熟制程工艺,工艺相对简单,成本较低,可用于一些低端芯片或特定领域的芯片制造。
- 130nm:属于较早期的制程,在一些对芯片性能和集成度要求不高的应用中,如某些传感器芯片等,可能会有使用。
搜索一下:14nm ,16nm 也按上述风格,概述下吧。
以下是对 14nm 和 16nm 芯片制程的概述:
14nm 芯片制程
- 技术特点:14nm 主要以栅***线宽指标为准,栅***宽度缩小带来诸多好处,如通电距离缩短,性能提升,能跑的频率也可能更高;同时电流变小,功耗降低1。但也面临一些挑战,如漏电增加,需要采用高 – K 栅***介电质 + 金属栅***(HKMG)材料和鳍式场效应晶体管(FinFET)等技术来解决;此外,相同面积下塞入更多晶体管导致功耗密度增大,对导热要求更高1。
- 应用领域:主要用于中高端 AP/SOC、GPU、矿机 ASIC、FPGA、汽车芯片等。
- 主要厂商:具备 14nm FinFET 制程量产能力的晶圆厂有台积电、三星、英特尔、格芯、联电和中芯国际。三星于 2015 年宣布正式量产 14nm FinFET 制程,先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。台积电 16nm 制程(实际工艺水平与 14nm 同世代)于 2015 下半年量产,有多个版本。英特尔 2015 年正式推出 14nm 制程,对其依赖了 4 年时间。中芯国际 2019 年初 14nm FinFET 进入客户验证阶段,下半年进入量产阶段。
16nm 芯片制程
- 技术特点:与 14nm 在实际制程工艺水平上处于同一世代。以台积电为例,其 16nm 有 FinFET、16nm FinFET Plus 技术(16FF+)和 16nm FinFET Compact 技术(16FFC)等版本。通过采用 FinFET 工艺等,可在一定程度上提高晶体管密度、性能和降低功耗。
- 应用领域:常用于移动设备处理器、人工智能芯片、网络通信芯片等领域,能满足对性能和功耗有一定要求的产品需求。
- 主要厂商:台积电在 16nm 制程方面有多个版本且技术较为成熟,在市场上具有较强竞争力。三星也有相关的 16nm 工艺技术。此外,英特尔的 16nm 级工艺技术(Intel 16)可满足移动、射频、物联网、消费类、存储、军事、航空航天和政府应用等多种需求。
搜索一下:我们国家 自主芯片 制程,如中芯国际,现在的生产制程,属于哪个阶断或档次,可以分析下
中国自主芯片制程近年来取得了显著进展,以中芯国际为代表,其生产制程涵盖了多个阶段和档次,以下是具体分析:
成熟制程方面
- 工艺技术3:中芯国际在 28nm、40nm、45/40nm、65/55nm、90nm 等成熟工艺领域有稳定的产出和高质量的表现。例如,28nm 工艺是业界主流技术,包含传统的多晶硅和后栅***的高介电常数金属栅***制程。
- 产能布局3:中芯国际在北京、上海临港、深圳建设的三条 12 寸新产线均面向 28nm 及以上成熟制程,总设计产能达 24 万片 / 月,通过大规模生产降低单位成本,提高市场竞争力。
- 市场应用与份额3:成熟制程芯片广泛应用于汽车、家电、医疗设备、消费电子等众多领域。根据市场调研机构 TrendForce2024 年第三季度的数据,中芯国际的市场份额达到了 6.0%,逐渐逼近三星,在成熟制程市场上具有重要地位。
先进制程方面
- 14nm 工艺量产:中芯国际是中国大陆***家实现 14nm FinFET 量产的晶圆厂。与上一代工艺相比,14nm 芯片的逻辑密度大幅提高了 30%,性能提升了 25%,同时功耗降低了 35%。
- N+1 和 N+2 工艺研发:在 14nm 工艺的基础上,中芯国际积***推进 N+1 和 N+2 工艺的研发。N+1 工艺相较于 14nm 工艺,逻辑面积缩小了 20%,功耗降低了 30%,性能提升了约 20%,已步入客户导入阶段。N+2 工艺在性能和功耗上的表现出色,有望与国际先进水平的 7nm 工艺相媲美,预计在未来 3-5 年内实现量产。
- 技术突破与挑战26:中芯国际在 7nm 技术上也取得了研发突破,但受美国技术出口管制影响,获取 EUV 光刻机等关键设备受阻,制约了 7nm 及以下更先进制程的大规模量产。
总体而言,中芯国际在全球芯片制造领域处于较为重要的地位,是全球第三大晶圆代工厂。在成熟制程方面,中芯国际技术成熟、产能充足,在市场上具有较强的竞争力;在先进制程方面,虽然与台积电、三星等国际***企业仍存在一定差距,但已经取得了显著的突破和进展,并且在不断努力缩小差距7。
搜索一下:根据据你所述,如果说量产的话,国内目前的制造是 卡在了 14nm上,再往下12nm 中芯国际,还不行,是吧。
这种说法不太准确。国内芯片制造并非卡在 14nm 上,中芯国际在 12nm 方面也有一定进展。
中芯国际在先进制程方面一直在持续推进研发和技术突破。在 14nm 工艺实现量产之后,其 N+1 工艺(与 12nm 工艺水平相近)已步入客户导入阶段,相较于 14nm 工艺,逻辑面积缩小了 20%,功耗降低了 30%,性能提升了约 20%4。此外,中芯国际的 N+2 工艺在性能和功耗上的表现出色,有望与国际先进水平的 7nm 工艺相媲美,预计在未来 3-5 年内实现量产4。
虽然中芯国际在先进制程研发方面取得了显著成果,但受美国技术出口管制影响,在获取 EUV 光刻机等关键设备上存在困难,这在一定程度上限制了其更先进制程(如 7nm 及以下)的大规模量产进度4。
搜索一下:台积电 说的是,2.7 号,针对大陆 14nm ,16nm 停止发货了。
2025 年 2 月 7 日有消息称,台积电向大批中国大陆的 IC 芯片设计公司发出正式通知,从 2025 年 1 月 31 日起,如果 16/14 纳米及以下制程的相关产品不在美国商务部工业与安全局(BIS)白名单中的 “approved OSAT”(获认证第三方封装企业)进行封装,且台积电未收到该封装厂的认证签署副本,这些产品将被暂停发货234。这一决定是台积电在配合美国商务部工业与安全局 1 月份公布的***出口管制禁令14。
搜索一下:请分析下,为什么,要强调,封装厂,这些芯片,不能不经过封装厂吗。
强调芯片必须经过特定封装厂有以下多方面原因:
芯片封装的必要性
- 保护芯片:芯片在生产过程中是在严格控制的环境下进行的,但在实际使用中,会面临各种复杂的外部环境,如温度、湿度、尘埃、静电等。封装可以为芯片提供必要的防护,确保其在恶劣环境下也能稳定工作24。
- 支撑固定:封装不仅能固定芯片,便于电路连接,还能在封装完成后形成一定的外形以支撑整个器件,使其更加耐用2。
- 实现电气连接:封装确保了芯片的电***与外部电路的连通,实现信号和电力的传输,这种连接的稳定性和可靠性直接影响到器件的性能2。
- 利于散热:半导体产品在工作时会产生大量的热量,如果不及时消散,很容易损坏,影响使用寿命。封装材料的选择对于散热***关键,合适的封装可以帮助芯片更好地散热4。
美国出口管制因素
- 监管与溯源需求:美国试图通过限制芯片的封装环节来加强对中国大陆先进制程芯片发展的监控。要求芯片在其指定的白名单封装厂进行封装,可以使美国更清晰地掌握相关芯片的生产流程和去向,确保没有违反其出口管制政策的情况发生36。
- 限制技术扩散:美国长期以来对中国大陆半导体产业进行围追堵截,通过这种方式限制中国大陆企业获取先进制程芯片的封装服务,进而阻碍中国大陆半导体产业的发展,防止技术扩散到中国大陆企业手中36。
台积电自身合规考量
- 规避风险:台积电作为全球半导体制造领域的巨头,需要遵守相关国家和地区的法律法规。在美国不断升级芯片管制政策的背景下,台积电为了避免自身触犯红线,给自身带来难以估量的风险,所以严格执行美国的规定,强调芯片必须经过特定封装厂1。
- 客户群体与营收结构:台积电的部分客户来自欧美地区,而大陆客户在其总营收中所占的比重相对较小。因此,在权衡利弊后,台积电选择配合美国的政策,以维护与欧美客户的合作关系,并保障自身的整体利益1。
搜索一下:半导体的工艺路线,台积电 属于 制造,然后,下一个步骤,就是封装,再下一个就是 测试,还是封装与测试一起的
半导体的工艺路线通常包括设计、制造、封装和测试等主要环节。台积电主要专注于半导体制造环节,在制造之后,一般先进行封装,再进行测试,不过在实际生产流程中,封装和测试也存在一定的并行性和相互关联性。以下是详细介绍:
封装
- 作用:保护芯片免受物理损伤、湿气、化学物质等外界因素的影响,同时为芯片提供电气连接和机械支撑,以便将芯片集成到各种电子设备中。
- 常见封装形式:双列直插式封装(DIP)、塑料四边扁平封装(PQFP)、球栅阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)等。
测试
- 目的:检测芯片的性能、功能是否符合设计要求,筛选出有缺陷的芯片,确保交付给客户的芯片质量可靠。
- 测试内容:包括功能测试、电气性能测试、可靠性测试等。功能测试主要检查芯片是否能正常实现其设计的功能;电气性能测试则测量芯片的各项电气参数,如电压、电流、频率等;可靠性测试是评估芯片在长期使用过程中的稳定性和可靠性,如高温老化测试、抗静电测试等。