小制程芯片争夺战打响 艾司摩尔将获利颇丰

小制程芯片争夺战打响 艾司摩尔将获利颇丰

       近日，IBM研究实验室(IBM Research)宣布，IBM与伙伴格罗方德半导体 ( GlobalFoundries Inc.)、三星和纽约州立大学奈米理工学院终于突破重大瓶颈、共同打造出全球首颗7纳米晶片原型，进度超越英特尔(Intel Corp.)等竞争对手。据了解，IBM首次在7纳米晶体管中使用了硅锗材料，处理能力为当前最强芯片的四倍。

小制程工艺  更强性能表现

       一直以来，芯片制造商总喜欢强调“更小的纳米制程工艺”、“更强大的性能”、以及“更优异的能效表现”等概念。此次，IBM宣布研发出7纳米工艺芯片毫无例外地强调了小工艺尺寸和超强的运行能力。IBM研究人员表示，新技术突破了半导体行业的重要瓶颈，使IBM在芯片技术上大幅超越了竞争对手。
        从本质上来说，一颗微处理器就是由采用不同材料制成的许多“层”堆叠起来的电路，里面包含了晶体管、电阻器、以及电容器等微小元件。间距越小，可以排布在芯片上的元器件就可以更多。而IBM 7纳米工艺芯片的晶体管可以达到200亿个以上，这个数据可谓震撼。
        为什么制程更小更节能？这是因为缩减元器件之间的距离之后，晶体管之间的电容也会更低，从而提升它们的开关频率。由于晶体管在切换电子信号时的动态功率消耗与电容成正比，因此它们才可以在速度更快的同时，达到更加省电。另外，这些更小的晶体管只需要更低的导通电压，而动态功耗又与电压的平方成反比(能效又提升)。最后，推动半导体制造商向更小的工艺尺寸进发的最大动力，就是成本的降低。组件越小，同一片晶圆可切割出来的芯片就可以更多。即使更小的工艺需要更昂贵的设备，其投资成本也可以被更多的晶片所抵消。

小制程芯片竞争激烈  各厂不甘落后

       尽管IBM此次宣布宣布研发出7纳米工艺芯片引起了业内轰动，但是其竞争对手也未停下脚步，都踌躇满志布局下一代芯片产品。
台积电共同执行长刘德音曾在4月16日就表示，旗下的10纳米制程已获十个客户采用、预定明年第4季就能量产，而10纳米制程产能会在2016年与2017年期间布置完毕。另外，台积电也已开始研发7纳米制程技术，预计2017年就进入最後试产阶段的风险生产(Risk Production)。
       相较之下，英特尔的10纳米进度则略为延迟，据了解，英特尔对14纳米制程技术的校正进度已延迟约六个月，目前则在开发10纳米技术，有望于2016年问世。据信，为了保持制程上的领先，英特尔可能会被迫加速研发7纳米。
显然，IBM在7纳米制程技术上的成功足以证明，整个行业仍然可以继续克服技术障碍，提升芯片速度、扩大存储容量并降低能耗。但与此同时，这种进步无疑给IBM竞争对手施加了更大的压力。
       尽管英特尔于4月14日宣布将2015年资本支出预算自100亿美元(加减5亿美元)降至87亿美元(加减5亿美元)，台积电两天後也宣布下修今年资本支出、幅度达9%。但是整体调整幅度并不大。根据Pacific Crest的统计，全球三分之二的半导体资本支出集中在英特尔、三星以及台积电这三家厂商。相信，未来围绕小制程芯片的竞争将在这三家公司中愈演愈烈。

芯片制造商热衷小制程工艺  ASML或将大受益   

       随着IBM在7纳米小制程芯片工艺取得重大突破，必然会刺激其他芯片制造商的“神经”，小制程芯片工艺也将成为众多芯片厂商无止境追求的“极限游戏”。当芯片厂商正在为新工艺技术的升级烦恼时，有一家企业却是会心地笑了，那就是艾司摩尔（ASML）公司。
2015年2月24日，全球芯片微影技术领导厂商艾司摩尔（ASML）证实该公司的 NXE:3300B EUV 极紫外光（EUV）微影系统在 TSMC 成功达到单日曝光超过 1000 片晶圆的目标，不但再次刷新 EUV 微影系统生产力新纪录，更为 EUV 微影技术用于先进制程量产提供了可能。
       据了解，ASML NXE:3300B EUV 极紫外光（EUV）微影系统在提供客户端进行测试后，已确认符合10纳米甚至7纳米CMOS制程对成像(Image)和制程影像叠对(Overlay)的曝光效能要求。因此，随着小制程芯片工艺朝7纳米以下迈进，芯片制造商与设备、材料供应商将有更大合作和努力空间，而ASMLNXE:3300B EUV 极紫外光（EUV）微影系统将成为芯片制造商在小制程工艺上寻求更大突破的更具成本效益的先进制程量产设备方案。
       ASML表示，在 TSMC 完成的这项测试结果后，不仅证明 NXE:3300B 极紫外光微影系统的效能，也让其对于在 2015 年底前达成单日曝光 1000 片晶圆的目标深具信心。同时， 2016 年底前ASML 的EUV设备将达到单日曝光 1500 片晶圆的生产效率。
据悉，目前英特尔是ASML在美国的最大客户。如果英特尔要想在7纳米芯片工艺有更大的突破，无疑需导入极紫外光（EUV）微影系统，假如以正常的报价计算，这笔订单的金额将高达15亿欧元。预计，随着7纳米芯片工艺的争夺战开始，三星与台积电也会跟进导入EUV。这对ASML未来几年而言，将是一个非常好的营收利好。
       毋庸置疑，在芯片工艺的技术升级中，各大厂商之间的争夺战将继续持续下去，小制程工艺的技术也将不断得到新的突破，这将给一些设备厂商带来新的挑战，与此同时也将带来更大的市场空间。