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半導體先進製程超限戰 5nm成下一個金雞母

文‧廖專崇 發布日期:2020/03/02 關鍵字:5nm 台積電 GlobalFoundries 聯電 中芯國際 DRAM Flash

半導體先進製程已經與晶片效能畫上等號,因此,除了品牌與功能之外,對於晶片商來說,採用先進製程也是技術行銷的一大重點,晶片的成功與擴散很大程度上取決於IC製造商能否繼續提供更多的性能和功能。隨著主流CMOS製程達到其理論、實用和經濟極限,降低IC成本不可避免地與不斷成長的技術和晶圓廠製造能力相提並論。台積電已經正式量產的5奈米(nm)製程將成為下一個製程爭奪重點,並為該公司創造更多營收。

2015~2021年主要晶圓廠製程發展進度 資料來源:IC Insights(2/2020)

根據產業研究機構IC Insights最新研究指出,許多IC公司現在正在設計10nm和7nm製程的高階微處理器、應用處理器和其他高級邏輯設備。在半導體製造領域,採用先進製程具有明顯的優勢。在2019年,台積電是唯一使用7奈米製程技術的晶圓代工廠,也成為各家晶片廠商的「名牌」,台積電的先進製程創造大量營收,7奈米製程也出現排隊狀況,一線大廠才能優先取得產能,搶先量產產品,並為廠商拿來作為產品行銷的重點技術。

也由於IC設計廠商排隊採用7奈米製程製造最新設計,推升台積電單片晶圓總收入。台積電2019年每片晶圓收入高於2014年13%,也是全球唯一一家達成此目標的晶圓廠。相較之下,GlobalFoundries、聨電UMC和中芯國際(SMIC)2019年每片晶圓收入,與2014年相較分別下降了2%、14%和19%,這三家廠商的最先進製程約在12/14奈米。

除了代工和邏輯IC製造外,三星、美光、SK Hynix和Kioxia/WD等記憶體供應商都在使用先進製程來製造其DRAM和快閃記憶體(Flash)元件。無論設備類型如何,IC產業都已經發展到只有極少數的公司可以開發前瞻製程技術並製造前瞻IC的地步。日益成長的設計和製造挑戰以及成本已經將積體電路領域門檻變的越來越高。

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