positive: 为什么7nm工艺制程这么难?<br>在讨论7nm制程难度的时候,我们需要普及一个量子力学上的概念,这样子可以有助于我们理解为什么低制程的成本急剧提升,那就是量子隧穿效应。<br>在量子力学里,量子隧穿效应指的是,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里,这是不可能发生的,但使用量子力学理论却可以给出合理解释。<br>如果通俗点来讲,就是说制程工艺到一定程度下,电路与电路之间的距离降低到一定程度就会出现量子隧穿效应,这些电子呈现的是一种我们所不知道的规律进行运动,于是这些不可控制的电子造成了半导体的漏电率急剧上升,有太多的能源被浪费在控制电子运动上,自然不能发挥晶体管应该有的性能,宏观上表现为处理器的发热量增加,但是性能没有太大的变化。<br>当然对于量子隧穿效应目前还没有完全能够消除的办法,毕竟这个已经属于自然规律,即使是量子力学我们也没有完全掌握,因此只能减少这种情况的发生。<br>这就意味着制造材料需要进行重新研发,而这种尖端技术的投入可能是无底洞,投资了一大笔钱,最后获得的成果或许不尽如人意,沉没成本实在太高,因此只有充足的资金才能够投入到更新的工艺制程的研发中去。<br>而实现低距离制程的还有一个重要的因素,那就是被称之为现代光学工业之花的光刻机,7nm制程的实现离不开高性能光刻机的运行,其中荷兰的ASML几乎垄断了全球顶级光刻机的份额。<br>众所周知,光刻机这种精密仪器制造成本高和制造时间漫长,其中ASML最新的光刻机之一的NXT2000i光刻机单台售价更是达到上亿美元,而NXT2000i光刻机也是进行7nm乃至于未来5nm制程的最佳利器,尽管光刻机售价高昂,但是追求者络绎不绝。<br>除了台积电之外,三星和Intel也砸巨资追求这台性能出色的光刻机,在产量有限的情况下,其他的芯片工艺制造商即使拥有合适的工艺,没有性能出色的光刻机,同样不能进行优秀的代工。这也就是7nm制程芯片成本急剧提升,量产困难的另外一个原因。<br>除了台积电,还有谁?<br>当然不差钱的主除了台积电之外,自然还有其他的半导体公司在追求7nm制程工艺,包括三星以及英特尔。和台积电进行纯粹的代工不同的是,三星和英特尔都有自己的产业链,也就是说自己就可以实现自给自足。当然这也是7nm时代能够存活下来的一个重要因素。<br>芯片代工讲
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