在五月初,IBM宣布2nm工艺制程取得重大技术突破,这一消息引发了一番热议。它提醒了业界,5nm处理器已经大规模市场化,而芯片巨头们也已进入下一轮制程竞赛:三星披露其即将推出的3nm工艺将基于全栅极(GAA)FET,台积电也计划将FinFET扩展到3nm,然后到2024年左右迁移到2nm的纳米片FET。
一直以来,芯片巨头都将先进制程作为竞争的目标,一方面是为了实现功耗、性能和面积(PPA)的平衡,一方面随着节点命名规则的混淆,先进制程逐渐演变为厂商营销策略。但更先进的制程长期以来代表着技术领先性,以及更高的性能和更低的功耗,因此格外受到外界关注。
事实上,更重要的是良率,它对芯片巨头而言同样至关重要。1%的良率意味着1.5亿美元净利润,是芯片顺利量产不可或缺的一部分。新节点诞生的完整过程需要经过前期研发和后期工厂验证,在风险试产中逐步提升良率,以达到一定标准后才能正式量产进入市场。
通常而言,85%以上才算是合格,但是这个数字并不是一个标准,每个公司认定标准不同。除了良率,还要看良率的一致性。不同公司,不同产品设计不尽相同,没有放之四海而皆准的一个统一标准。“一般来说,对于手机等消费级产品量大,则要求较高;对于汽车、航空等应用,则会做一些特定的改进,因此最终结果可能会有所不同。”王健说。
虽然较低的芯片良率可能会影响最终成品情况,但芯片良率与产品合格率有所区别。“制造过程中会引入各种因素,如流程缺陷、环境中的颗粒物、工艺波动,最终生产出来的是些许不确定性,只有那些符合指标才能正常交付。”王健解释道。
“我理解产品合格率是一个质量概念,即卖出去但失效比例,这是对封装工厂重要考核指标,主要取决于工厂技术水平。”陈一补充道。这就是说,如果按制造流程来分,设计决定了良率,而封装测试决定了最终合格数量。
对于企业来说,“每颗晶圆都是金子”,所以提高这份金子的纯度——即提高晶圆上的好晶体比——非常关键。如果按照成本来看,那么提高这个比值直接降低成本,因为好的晶体能用于更多次使用。而且,从经济角度讲,有时候提升这份纯度可以被视为摩尔定律延伸,即用更少资源做出更多价值的事情。这也是为什么尽管研发新的制作方法很昂贵,但这是保持行业领导地位必须采取行动的事项,因为半导体产业是一种赢者通吃的情况,没有落后就没有生存空间。在这种情况下,无论是在国家政策还是个人层面,都支持继续进行这种努力,即使它听起来有些奇怪,也让人振奋。