5nm战鼓擂响 良率和成本问题首当其冲

虽然摩尔定律如今已逼近极限，但芯片制程的战火并未因此停歇。眼下，全球芯片市场针对7nm的商战才刚刚开启，但为争夺下一代芯片制程的制高点，急不可耐的芯片制造巨头们又悄然敲响了5nm的战鼓。

5nm之战，台积电自然是首当其冲，早前台积电就曾披露其位于台南的18厂于2018年1月就已动工的消息。2019年中旬，台积电魏哲家也公开表示台积电设备已经布建到位，生态系统设计也已经完成，并且已有客户开始在其技术基础上设计产品。与自身的7nm工艺相比，其5nm晶体管密度将有80%的提升，运算速率也将提升20%，功耗则降低30%，预计最快在2020年第一季度为苹果生产iPhone所用的基于自家5nm工艺的处理器。据记者获悉，截止2019年10月底，台积电5nm的风险试产的良率已经达到50%，月产能最初预计每月为4.5万片。

作为台积电强劲对手的三星，自然在5nm上也毫不示弱。在2019年10月底发布的Q3财报中，三星也提到了其5nm EUV工艺已经进入流片阶段，5nm LPE（5nm Low Power Early）工艺将在今年内完成流片，并于2020年上半年投入量产。据悉，三星的5nm LPE工艺沿用了7nm LPP（Low Power Plus）工艺的晶体管和SRAM，性能相比7nm增强了10%，逻辑效率提升25%，功耗也将降低20%。同时，三星也在10月宣布自己与ARM和Synopsys合作开发一整套优化工具及IP的消息，以让三星能在5nm工艺的基础上快速打造基于ARM Herculues CPU核心的芯片。

业内资深人士徐韶甫

针对当前业界5nm的进展，业内资深人士徐韶甫表示：“其实，2019年年底就已经开始有一些5纳米的试产，但是在2020年则是会形成5纳米的量产计划，主要是在AP方面的一些产品。而台积电在5纳米这方面，总体规划现在还是蛮积极的，虽然初期它不会那么多，只有15K到20K，但是持续后面总体的规划确实是相当惊人，预计2020年底前台积电的月产能规划将达到6-7万张晶圆。而三星在初期会以10K左右的少量量产来做，但后续随着良率和成本的优化也会进一步扩产。”

从7nm跃升到5nm，自然也将面临更多的挑战，最典型的就是良率问题。毕竟，纵使是目前当红的7nm，也正备受该问题的困扰，MediaTek无线通信事业部总经理李宗霖在接受记者采访时表示：“7nm确实是比较新的制程，国际大厂商都在用。制程的性能表现让我们的客户惊喜不已，虽然我们在2020年第一批和第二批的芯片产能上确实是有些压力，但是我们认为，产能在友商的支持下，给客户的供应应该差距不太大。相信2020年下半年，我们在产能的部分会有比较大的斩获。同时，我们也看到竞争对手在韩国量产的产品，在良率上的表现没有那么好，虽然我们这边开始有困难，但是问题不大，后续会有效得以解决。”

MediaTek无线通信事业部总经理李宗霖

关于5nm的问题，李宗霖也从应用的角度以5G芯片举例到：“5G的特性众所周知，Modem本身的复杂度是过去的5-10倍，而且5G芯片其中还有其他各种各样的IP，比如CPU、GPU、APU等等。这些都会提升芯片耗电的问题，我们认为想要解决这类问题就需要用到7纳米甚至更好的5nm制程。其实到越先进的制程，它所需要的开发时间就越长，而联发科技在5nm上目前也已经推进了相当一段时间，但暂时还很难去讲其中的问题。不过，在制程上我们是长期与制程领域的领导厂商合作，相信能把我们的制程能力不断往前退升和前进，通过这种方式我们的芯片可以做得越来越好。”

良率之外，成本自然也是从芯片制造到芯片设计厂商在5nm制程上面临的重要挑战。根据AMD提供的数据显示，如果将45nm的成本算作1，32、28nm节点就已经开始提升，到了20nm节点成本就达到了过去的两倍，7nm跃升为4倍，未来的5nm可能将会达到45nm时代的5倍左右。这也注定了5nm在未来相当长的一段时间内，只能是芯片巨头们的舞台，毕竟如此昂贵的价格不是中小型芯片厂商负担得起的。