7nm制程節點(diǎn)群雄紛爭 鹿死誰(shuí)手一戰見(jiàn)分曉？

　　在一場(chǎng)將于12月舉行的技術(shù)研討會(huì )上，晶圓代工大廠(chǎng)臺積電(TSMC)將與競爭對手Globalfoundries、三星(Samsung)結成的夥伴聯(lián)盟，公開(kāi)比較7奈米制程技術(shù)的細節;后三家廠(chǎng)商的制程技術(shù)將會(huì )采用極紫外光微影(EUV)已達成令人印象深刻的進(jìn)展，不過(guò)因為EUV量產(chǎn)方面遭遇的挑戰，臺積電看來(lái)會(huì )是率先讓7奈米制程上市的半導體廠(chǎng)商。

　　2016年度國際電子元件會(huì )議(InternationalElectronDevicesMeeting，IEDM)將于12月3日在美國舊金山舉行;在該會(huì )議的一份摘要簡(jiǎn)介上，Globalfoundries與三星聲稱(chēng)，藉由采用EUV，他們能為FinFET提供前所未有的：“最緊密多晶矽間距(44/48nm)以及金屬化間距(36nm)?！?/p>

　　上述的間距超越了英特爾(Intel)在8月份發(fā)表其10奈米制程時(shí)聲稱(chēng)的56奈米電晶體閘極間距;當時(shí)Intel聲稱(chēng)該間距在10奈米節點(diǎn)領(lǐng)先業(yè)界，并計劃在明年量產(chǎn)。產(chǎn)業(yè)觀(guān)察家則認為，臺積電與三星還是可能會(huì )領(lǐng)先英特爾，因為后者已經(jīng)延緩了發(fā)表新制程技術(shù)的速度，因為要追隨摩爾定律(Moore’sLaw)的腳步，變得越來(lái)越復雜且代價(jià)高昂。

　　至于臺積電則將在今年的IEDM介紹采用浸潤式步進(jìn)機(immersionstepper)在其7奈米制程節點(diǎn)生產(chǎn)的0.027μm見(jiàn)方SRAM測試單元;該256Mit、6電晶體SRAM號稱(chēng)具備迄今最小的單元尺寸，而且支援：“耗電僅0.5V的完整讀/寫(xiě)功能?！?/p>

　　上述摘要呼應了臺積電在9月份于美國矽谷的一場(chǎng)會(huì )議上對7奈米節點(diǎn)的首度著(zhù)墨，表示該制程將會(huì )：“提供比臺積電商業(yè)化16奈米FinFET制程高三倍以上的電晶體閘極密度，以及速度的提升(35~40%)或功耗的降低(>65%)?！?/p>

　　市場(chǎng)研究機構VLSIResearch總裁G.DanHutcheson表示：“7奈米制程顯然是今年度IEDM的主角;關(guān)鍵訊息是，摩爾定律還未停止腳步，因為客戶(hù)還在準備朝7奈米邁進(jìn)?！?/p>

　　三星在不久前發(fā)表其10奈米制程，表示將跳過(guò)一個(gè)采用目前浸潤式微影技術(shù)的7奈米節點(diǎn)版本，不過(guò)將會(huì )推出采用EUV的7奈米節點(diǎn)，目標是在2018年底以前量產(chǎn);而臺積電則表示，該公司至少會(huì )在2017年限量生產(chǎn)采用浸潤式步進(jìn)機的7奈米制程。

　　最終結果是，在18個(gè)月之后，IC設計業(yè)者會(huì )看到至少三種不同的7奈米制程，包括臺積電與Globalfoundries分別推出的浸潤式微影版本，以及Globalfoundries與三星聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的EUV版本;英特爾尚未發(fā)表其7奈米制程細節，但預期電晶體密度將繼續上升、每電晶成本還會(huì )進(jìn)一步下降。

　　根據IEDM的摘要，Globalfoundries與三星的7奈米節點(diǎn)為了加速訊號傳輸，將采用一個(gè)厚應變松弛緩沖虛擬基板(strain-relaxedbuffervirtualsubstrate)上的雙應變通道，結合張力應變(tensile-strained)NMOS與壓縮應變(compressivelystrained)SiGePMOS之強化，將電流分別拉升11%與20%;這種方法應用創(chuàng )新的溝槽式磊晶(trenchepitaxy)，將大幅擴展的接觸區域電阻最小化。

　　Globalfoundries在9月份時(shí)表示，該公司已經(jīng)自行開(kāi)發(fā)了采用浸潤式步進(jìn)機的7奈米制程，預計2018年量產(chǎn);但該公司當時(shí)并未提及是否仍與三星在EUV版本上進(jìn)行合作。Globalfoundries一位發(fā)言人表示，浸潤式7奈米制程將達到1,700萬(wàn)電晶體閘極/每平方mm的邏輯密度。

　　IEDM的摘要指出，臺積電的7奈米制程將采用提升的源/汲極磊晶制程，收緊電晶體通道并僅減少寄生效應，此外采用創(chuàng )新的接觸方法以及銅/low-k互連架構，具備不同的金屬間距(pitch)與堆疊特性(stack)。

　　最新的市場(chǎng)變化顯示，臺積電與Globalfoundries/三星具備超越晶片產(chǎn)業(yè)龍頭英特爾成為制程技術(shù)領(lǐng)先者的態(tài)勢。

　　然而，EUV的晶圓產(chǎn)能、良率與可靠度仍遠未達到量產(chǎn)要求;對此Hutcheson預期，相關(guān)問(wèn)題可望在接下來(lái)兩年解決：“比起四重圖形(quadpatterning)，EUV已經(jīng)具備量產(chǎn)價(jià)值，接下來(lái)兩年該系統將會(huì )在晶圓廠(chǎng)進(jìn)行測試，使其達到生產(chǎn)價(jià)值?！?/p>