英特尔芯片最新一代(超越英特尔追平台积电)
英特尔芯片最新一代(超越英特尔追平台积电)
2024-11-25 10:32:41  作者:凋谢爱情  网址:https://m.xinb2b.cn/tech/lpc308349.html

近日,台积电总裁魏哲家技术论坛上表示:“台积电3nm即将量产,时间就在2022年下半年。如果有手机的客户当下采用3nm芯片,明年产品就能问世。”


三星电子也表示:“公司3nm工艺正在推进,2024年将大规模量产”。

昔日芯片巨头英特尔也表示:“启动了IDM2.0计划,重返3nm市场。”但事实上英特尔目前的工艺为10nm,7nm技术也要明年才能实现。

尽管在3nm工艺上,台积电走得更快。但三星电子似乎走得更稳。

台积电、三星3nm工艺不同


3nm将是一场旷日持久的战争,既有台积电、三星的巅峰之战,又有英特尔的重返战场,或许还有其他企业的跃跃欲试。

3nm距离摩尔定律仅一步之遥,在这个节点上,巨头们产生了分歧。台积电依然选择稳健的Fin-FET架构(鳍式场效电晶体),而三星选择了GAA架构。

两家公司也分别对自己的技术做了说明,无非是说自己得多么好,对手的多么差。

台积电表示:第一代3nm工艺较5nm性能提升15-20%,功耗降低30-35%,晶体管密度提高1.3倍。同时做了技术创新,使功耗和速度更加平衡。

当然,最后不忘踩三星一脚:“对手的3nm比台积电的4nm还有些差距”。


三星电子表示:GAA工艺的第一代3nm比5nm性能提升23%,功耗降低45%,面积减少16%。第二代性能提升30%,功耗降低50%,面积减少35%。

最后,三星电子也回敬了台积电:在3nm节点,GAA工艺可以克服Fin-FET工艺的限制,“它将成为游戏规则的改变者”。

其实两家都没有错,台积电是芯片制造的领导者,市场占有率超过了70%,又有大客户苹果保驾护航。

它选择稳健的Fin-FET架构,只要不翻车,它的龙头地位就可以保住。最关键的是台积电在Fin-FET技术上更有经验,正所谓熟能生巧。同时,资金更加节约。

至于三星呢?“千年老二”,总是被台积电压着一头,要想超越台积电,那只有出奇制胜,而GAA技术就是制胜法宝。

其实,个人在这里更看好三星,也更希望三星扳回一局。


技术创新、技术变革,就是勇敢者的游戏。从古人类第一次使用火,到莱特兄弟第一次飞上天空,再到美国宇航员第一次踏上月球,哪一个不是勇者?哪一次不是冒着生命危险呢?

所以三星勇于挑战,勇于创新的勇气绝对值得称赞。

看到这里有网友问了,三星当年的技术还不如我国的南京熊猫。1953年我国的南京无线电厂(南京熊猫前身)研发出了真空管收音机,而三星直到60年代才生产出来。

可见当年三星的技术远不如我国内地企业,那么为什么三星摇身一变成为了世界上数一数二的芯片巨头呢?

其实这得益于它两次成功地“捡漏”和EUV光刻机。

第一次“捡到”东芝的技术

1983年,三星建立了第一个芯片工厂,所研发的64位 DRAM 芯片,在市场中只是二流产品,根本没有买家,和当时东芝、NEC的技术差距非常大。


当时的日本在整个半导体领域超过了美国,成为第一。当时世界排名前三的半导体公司分别是NEC、东芝、日立,清一色的日企。

NEC研发了世界第一款数字信号器;东芝研发了世界第一台笔记本电脑;日立进行了世界第一个光纤传输试验。

这些日企得到了日本政府的大力支持,发展十分迅速,而且专门制造一些海外用户需求的产品。例如:DRAM,当DRAM成为市场最大的需求时,日本很快就占据了主导地位。

此时,美国的半导体公司苦不堪言,就连英特尔、AMD、德州仪器都承受不住了,最后只能“找家长”。

于是就有了《日美半导体协定》和《广场协议》,这两个协议直接让日本爆发了金融危机,倒退了十年,半导体产业也迅速衰落。

当东芝承受苦难的时候,三星来了。三星成功邀请到东芝半导体事业部部长川西刚。

川西刚是日本IC教父,有几十年电子行业的经验,十分精通半导体、材料、设备。

川西刚到达首尔后,就受到了前所未有的特殊待遇。三星会长李健熙带领所有高层领导在三星迎宾馆等候,韩国美女为川西刚表演了传统节目,迎宾馆的院子里竖起了三星电子与东芝友好的纪念碑。


川西刚被感动了,答应了三星的无理要求——“参观东芝芯片工厂”。

在东芝,三星高层第一次看到世界顶级的芯片工艺,设备配置等等,无不表示震惊、佩服。

在佩服之余,还挖走了东芝一个生产线的生产部长,很快就在韩国建设了一个东芝工厂相同构造的芯片制造车间。

就这样三星开发出了256位芯片、486位芯片,开始进入全球芯片的竞争中


90年代日本金融危机彻底爆发,地产、银行率先遭殃,紧接着冲击到了半导体公司,3000多家企业破产,下岗失业的不计其数。

而三星则趁机扩大投资,大肆地从日本挖走技术人员、工程师。仅半导体行业的顾问就达到了70多人。

这些“顾问”待遇非常高,公寓、轿车、司机、秘书一应俱全,并且直接开出了3倍的年薪。这样的待遇没有人会拒绝。

当然三星的这些待遇不是免费的,所有顾问都必须按照三星公司的规章制度办事,其中就包括为顾问量身打造的《人才活用制度》

每个顾问必须要把产品、技术、设备的相关信息及参数上报给三星,甚至部分顾问还兼职“情报窃取”。


有工厂、有人才、有技术、有情报,三星很快成为了半导体领域最大的一匹黑马。

1993年6月7日,三星会长李健熙在德国法兰克福提出了“新经营”宣言,以破釜沉舟的气势吹响了“新经营”的号角。

一年后,三星超越了日本的东芝、NEC,成长为了世界一流的半导体巨头。

第二次“捡到”梁孟松

“狡兔死、走狗烹”,“飞鸟尽、良弓藏”,这用在当年的梁孟松身上最合适不过了。


梁孟松,1952年出生,电机电子工程师学院士,曾在AMD、台积电、三星电子任职,拥有“集成电路结构的形成方法”“集成电路与其形成方法与电子组件”等专利。

在芯片领域,有人靠销售、有人靠吹牛、梁孟松靠的是技术

梁孟松的导师叫胡正明,胡正明发明了著名的Fin-FET架构,是目前最流行的芯片制造工艺。

梁孟松也从胡正明那里学到了许多“真本事”,仅半导体发明专利就达到了181件,而且全部都是最先进、最专业、最重要的工艺技术研发。

1992年,梁孟松进入了台积电,又学到了很多管理和技术经验。并且助力台积电击败IBM。

2003年,IBM与台积电在130nm制程上展开了激烈的竞争。

台积电派出蒋尚义、梁孟松两员大将,蒋尚义负责全盘研发工作,梁孟松助攻技术,最终台积电率先突破130nm工艺,击败了IBM。

公司召开表彰大会,蒋尚义排在第一位,第二位是梁孟松。


2006年,蒋尚义退休,空下了一个副总位置。整个公司都看好梁孟松,包括他自己。当他认为这个位置志在必得时,突然空降了一名副总。

梁孟松不仅没有提拔当副总,更被降职打压,当得知被打压的原因是“骄兵悍将功高震主”,失望的梁孟松递交了辞职信。

两年后(2011年),竞业协议到期,三星就迫不及待地抛出了橄榄枝。三星会长李健熙亲自接见梁孟松,直言:“梁先生是芯片界的比尔盖茨,希望可以加入三星”。

梁孟松起初还有点犹豫,李健熙又说:“任何事情直接向我汇报,技术研发上你说了算”。

什么概念,初次见面就给予极高的评价,直接把三星半导体部交给了梁孟松,待遇是之前的几倍,任谁都会动心。


梁孟松来到三星半导体研发部门,详细地了解了三星的芯片研发情况,作出了一个大胆的决定:跳过16nm,直接从从28nm迭代到14nm。

当时三星的几位元老认为太过激进,李健熙大手一挥:“就按梁先生说的做”。

2015年,三星成功研发出了14nm工艺制程,而当时台积电仍是16nm工艺。三星完成了超越,抢走了台积电大量的客户。

EUV光刻机让三星突破7nm、5nm


随着芯片工艺不断的迭代,到了7nm工艺时就需要EUV光刻机的配合才能实现。

光刻机是制造芯片的主设备,它的原理就像冲洗照片,不同的是洗照片是把底片放大,光刻机是把底片缩小。

光刻机的工作难度非常大,就像在大米粒上雕刻清明上河图,而这颗米粒还要固定在时速100迈的汽车上。想象一下,是不是达到了难度的极限。

这样的极限工作只有EUV光刻机才能完成,因此EUV光刻机也被成为人类工业史上的明珠。而这颗明珠只有荷兰的ASML能够制造,因为它的要求实在太严格了。

首先,EUV光刻机的光源必须使波长极短的极紫外光。


极紫外光是如何产生的呢?用高能二氧化碳激光,打在直径30微米且垂直下落的金属锡滴上,从而产生一种的等离子体,当波长小于13nm时,就是我们需要的的极紫外光。

极紫外光的工作环境必须使真空,因为空气会吸收光源,即便如此它最终的能效也只剩0.2%。

光刻机上几百片高清镜头要求极高。


集中度要求:拿个手电照到月球光斑不超过一枚硬币大小;

平整度要求:长30cm起伏不到0.3nm,这相当于是北京到上海做根铁轨起伏不超过1毫米。

再加上低于百万分之一秒的机械误差,真空、恒温、无尘、高速运行的环境,最终导致EUV光刻机极难制造,即便是ASML的产量也少的可怜。

那么这些产量极低的EUV光刻机都卖给了谁呢?台积电、三星、英特尔。


其中台积电拿到了大约50%的产能,三星、英特尔拿走了剩余的产能。

因为早期早期阿斯麦进军光刻机领域的时候,公司资金一度匮乏,濒临破产,此时它得到了台积电、三星、英特尔的注资和技术支持,最终脱颖而出,成为光刻机龙头。

如今ASML自然要照顾昔日的股东、盟友了,因此三星依靠设备上的优势,成功量产了7nm、5nm芯片。

2017年第二季度,三星芯片销售额为 158 亿美元,利润 72 亿美元,而英特尔 销售额为147.63 亿美元,利润为 38 亿美元。三星终结了英特尔24年的霸主地位,成为全球第一大芯片制造商。

写到最后


韩国位于东亚,总面积不过10万平方公里,相当于我国的江苏省。人口约5200万,和我国广西省人口数量差不多,却诞生了三星这样的巨无霸,尽管这并不不协调。

然而三星却很争气,在《2021年全球品牌价值500强》中排名第5。旗下拥有79家子公司,其中有3家是世界500强,分别是:三星电子(18名)、三星人寿保险(426名)、三星C&T公司(444名)。

其中三星电子还是一家高科技企业,显示屏技术世界第一、手机出货量世界第一、芯片制造世界第二、芯片设计名列前茅、5G专利世界前三。

再看我们,能拿得出手的,似乎只有华为。我辈仍需努力啊!

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