芯片揭秘主讲人谢志峰

 

幻实说

继上期答疑专期后,我们陆陆续续又收到了不少粉丝们的提问,本期芯片揭秘主讲人谢志峰博士将挑选几个问题为大家解答。

 

以下内容由对话音频整理

本期话题

● EUV光刻机产能如何?

● 晶圆为什么是圆的?

● 不同制程的芯片之间有何区别?

● 什么是逻辑芯片,逻辑芯片又包括哪些?

● 专用芯片与通用芯片

● 中科院5nm光刻技术与ASML光刻机有何区别?

 

 

1、EUV光刻机产能如何?

大飞_6g(听友)

请问谢博士,EUV光刻机的产能是怎样的?比如用最先进的光刻机,满负荷生产手机芯片麒麟990,每天能产多少片?中芯国际有多少台投入生产的光刻机?是1台、5台还是10台呢?谢谢
谢志峰(主讲人)这位听友很专业,但是有些细节可能问的不够准确。首先,EUV光刻机以波长为10-14nm的极紫外光作为光源,是目前世界上最先进的光刻机,通常只用在集成电路最先进的光刻工序中,在多数情况下,193光刻机就能够满足一般的光刻需求。
 光刻机的产能通常以月来计算,大约一个月能够产出2000片12寸的硅片。中芯国际目前有很多在厂光刻机,不是5台,不是10台,应该是100台左右。

 

 

ASML光刻机内部简图(图源:百度百科)

 

 

 晶圆为什么是圆的?
 

太阳晒西瓜(听友)

谢老师,请问为什么晶圆是圆的而不是方的呢?

 

谢志峰(主讲人)

晶圆的原始材料是硅,是一种晶体材料。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,从而形成了圆柱形的单晶硅。单晶直拉法工艺中的旋转提拉决定了硅锭的圆柱型,所以在进行切割后大多也都是圆形,圆形的硅片在晶圆生产的设备中更加容易处理,如果一定要切成方形将会造成材料浪费。


了解更多晶圆的制造过程,欢迎点击上方视频观看↑↑↑

 

 

 

不同制程的芯片之间有何区别?

 

tsms精益六西格玛(听友)
14nm技术达到7nm技术一样的性能,芯片的体积会增大多少?我们有必要继续紧跟摩尔定律吗?
谢志峰(主讲人)技术的迭代不仅表现在体积的缩小,还有其他一些标准。当你工艺做小了以后,它的性能会更好、集成度会更高、功耗也会减少。
每一代技术的更迭通常会带来长度上30%的缩减。比如这一代是14nm,下一代的长度会在14nm基础上乘0.7,也就是10nm左右,10nm的下一代就会变成7nm,以此类推。
14nm到10nm是一代,10nm到7nm又是一代,所以使用14nm技术想要达到与7nm技术一样的性能,芯片尺寸将增大4倍。
可能有人会觉得体积增大4倍也能接受,其实不然。7nm芯片只有14nm芯片体积的1/4,它的制造成本和功耗都会降低,另外当芯片做小时,性能也会提升,所以我们是非常有必要继续往下走的。

 

TSMC 10nm与7nm工艺对比

(图源:维基百科)

 

什么是逻辑芯片?
龙寒lyzs(听友)
谢老师,您认为什么是逻辑芯片?逻辑芯片又包含哪些呢?
谢志峰(主讲人)所有能够实现功能的芯片都是逻辑芯片,只是单纯存储数值的芯片是存储芯片。逻辑芯片无处不在,包括CPU、GPU、MCU等等。

我再举一些例子,Intel的CPU,Nvdia的 GPU属于逻辑芯片;三星的Dram,长江存储的NAND FLASH等属于存储芯片。单纯的逻辑芯片不能独立使用,需要与存储芯片配套。

文中例举的一些芯片产品

(图源:百度百科)

 

专用芯片与通用芯片

 

RockyMa5939(听友)AI既然可以用软件的方法实现,为什么还要研发AI芯片呢?
谢志峰(主讲人)所有的软件都必须要在硬件上实现,目前,AI确实可以通过人们的电脑或者手机来实现,但电脑、手机里都有芯片,AI功能的实现实际上是通过这些设备中的通用芯片实现的。无论是Intel的处理器或者华为麒麟处理器,它们都是标准的硬件,CPU属于通用计算单元,暴力运行某种算法并非其特长,例如CPU挖矿的效率就远比不上专门为HASH算法特制的ASIC矿机芯片。
为什么要研发AI芯片呢?AI芯片属于专用芯片,专用芯片是为了满足特定用户或特定电子系统的制作需求。AI是依赖特定的神经算法实现的,这个任务交给普通的CPU来做,效率比较低下。当硬件中的专用芯片只做AI相关的计算时,它的性能可能有千倍万倍的提高。

 

中科院的5nm光刻技术

和ASML的5nm光刻机有什么区别?

 

漫步在奇点(听友)请问中科院的5nm光刻技术,和ASML的5nm光刻机有什么不同?
谢志峰(主讲人)ASML 5nm光刻机已经进入批量生产阶段,它是一个产业化的产品。而中国科学院研究出来的是一种激光直写技术,虽然实现了纳米狭缝电极阵列结构的规模生产,但这并非是集成电路,也不是一个可以制造生产的产品,它只是一种技术。这项技术想要真正做成产品还需要很多年的努力,包括需要实现产品的低成本、高速度等,这些都有待我们继续攻克。

 

 

2019年ASML各类光刻机销量及收入结构对比

(图源:前瞻产业研究院)

 

 

幻实说


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