positive: 玩家这么少,连英特尔的工艺都难产,7nm究竟为什么这么难呢?芯观察认为主要是以下几个原因:<br>工艺的精度已经趋近于传统光刻机的极限,极紫外光刻机还无法用于大规模量产<br>传统光刻机的波长为193nm,通过浸液的方式可以使波长进一步缩短,再加上多次曝光的辅助,已经走到了14nm。可是到了7nm,这种方法光刻出来的线条误差越来越大,越来越难以控制。我们可以通过下图对比传统光刻机和极紫外光刻机的实际效果图,可以看出,传统光刻的方法误差确实很大。这种情况下,想要良率满足要求是极为困难的。<br>线宽逼近极限带来的电阻电容增大变得不可忽视<br>我们知道同样材质的前提下,越细的导线电阻越大。因此当工艺进入7nm,线上电阻已经变得非常大,Intel不得已采用贵技术钌来解决这个问题。除此之外,由于FinFET的Fin越来越小,控制其流过的电流也越来越困难。因此,不得已采用了增加Fin的高度来增强控制,可是这样又带来晶体管的电容更大从而速度变慢。下图展示了不同工艺的晶体管的各种参数,可以看出随这工艺升级,Fin的宽高比越来越大。<br>EDA工具支持的支持尚不完善<br>虽然每代工艺都会遇到此类问题,但是14nm/7nm工艺恰逢EDA工具尤其是后端设计工具更新换代,两个主流软件厂商均发布了所谓的次世代EDA工具。各种引擎的升级导致工具的bug数直线上升,而工艺带来的的挑战需要工具不断升级并增加性的功能,助长了工具开发和使用方面的挑战。<br>设计上的难度大幅增加<br>各个芯片设计公司希望通过工艺升级获得更高的性能,更低的功耗和更小的芯片面积。可是7nm在设计方面提出了更高的挑战。为了满足工艺厂商的生产规则,在设计阶段增加了大量的硬性规则,给芯片设计尤其是后端设计增加的很大难度。比如使用金属层上,对于底层金属,几乎是只能按照特定的pattern和方向使用,变通性大大降低。
negative: 研究趋势 日本、 美国和德国是主要的硅材料生产国。 中国硅材料工业与日本同时起步, 但总体而言,生产技术水平仍然相对较低, 而且大部分为 2.5、 3、 4、 5 英寸硅锭和小直径硅片。 中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。 但我国科技人员正迎头赶上, 于 1998 年成功地制造出了 12 英寸单晶硅, 标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。 目前, 全世界单晶硅的产能为 1 万吨/年, 年消耗量约为 6000 吨~7000 吨。 未来几年中, 世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势: 1、 微型化 随着半导体材料技术的发展, 对硅片的规格和质量也提出更高的要求, 适合微细加工的大直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。 目前, 硅片主流产品是 200mm, 逐渐向 300mm过渡, 研制水平达到 400mm~450mm。 据统计, 200mm 硅片的全球用量占 60%左右, 150mm占 20%左右, 其余占 20%左右。 Gartner 发布的对硅片需求的 5 年预测表明, 全球 300mm 硅片将从 2000 年的 1.3%增加到 2006 年的 21.1%。 日、 美、 韩等国家都已经在 1999 年开始逐步扩大 300mm 硅片产量。 据不完全统计, 全球目前已建、 在建和计划建的 300mm 硅器件生产线约有 40 余条, 主要分布在美国和我国台湾等, 仅我国台湾就有 20 多条生产线, 其次是日、 韩、 新及欧洲。 %P 世界半导体设备及材料协会(SEMI) 的调查显示, 2004 年和2005 年, 在所有的硅片生产设备中, 投资在 300mm 生产线上的比例将分别为 55%和 62%,投资额也分别达到 130.3 亿美元和 184.1 亿美元, 发展十分迅猛。 而在 1996 年时, 这一比重还仅仅是零。 2、 国际化, 集团化, 集中化 研发及建厂成本的日渐增高, 加上现有行销与品牌的优势, 使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面, 少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。 上世纪 90 年代末, 日本、 德国和韩国(主要是日、 德两国) 资本控制的 8 大硅片公司的销量占世界硅片销量的 90%以上。 根据 SEMI 提供的 2002 年世界硅材料生产商的市场份额显示, Shinetsu、 SUMCO、 Wacker、MEMC、 Komats