三星電子採用EUV開發7奈米晶片、追趕台積電
科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2018年4月11日
圖、全球六大IC晶圓廠製程演進情況
(註：以晶圓廠製程量產之時間表)
其實，自去年(2017)以來，三星電子在華城S3生產線引進EUV設備，為7奈米晶圓代工生產做好準備。現在，市場傳出三星已經完成了7奈米晶片製程技術開發，根據Sedaily的說法，上個月(2018.3) 7奈米製程的工作已經完成，負責工程師已經開始研究5奈米製程。
三星已經與包括高通(Qualcomm)在內的潛在客戶，分享樣品生產所需的設計數據庫。據報導，即將推出的Snapdragon 855將可能採用三星的7奈米製程生產，並將於今年底(2018)或最遲在明年初開始生產。Snapdragon 855將具有5G功能，顯然比現有晶片的運行速度快40％，將晶片性能提高10%，電池電耗減少35％。
當用於晶片時，奈米(nm)指的是晶片中節點的半間距測量。這些節點越接近，處理器就越密集。這造成使用更小的半間距測量的晶片處理速度更快、效率提升、功耗降低，同時更薄的晶片尺寸可騰出空間供更大的電池或設計來使用。
據說，三星電子為7奈米製程購置10多台極紫外光(EUV)微影技術設備。Sedaily表示，一台EUV機器的價格為2000億韓元(約合1.87億美元)，因此維護EUV設備安全的負擔很重，使用EUV設備需要高度的專業技能。由於EUV設備的波長很短，因此可以繪製更複雜的電路，但同時需要極高的精密度。
雖然，生產7奈米晶片不一定需要EUV，三星的主要競爭對手台積電(TSMC)及格羅方德(GlobalFoundries)改用浸潤式光刻（immersion lithography）技術處理7奈米製程。由於EUV可以在更小的尺寸上進行優異的蝕刻，因此提早投資於EUV技術被視為三星的明智之舉。三星電子也開始開發5奈米製程技術，預計在明年完成5奈米製程技術的開發，並在華城S3生產線量產7奈米產品，並同時完成準備生產5奈米產品。然後，華城正在建設EUV生產線將從2020年開始生產基於7、6、5奈米製程技術產品。
目前，台積電以7奈米製程領先三星電子，明年(2019)台積電計劃完成基於EUV的7奈米製程技術開發。晶圓代工排名第二的格羅方德(Global Foundries)也決定在其7奈米製程技術中使用EUV設備。
去年底，三星與格羅方德及IBM宣布，未來將合作開發5奈米製程，至於何時量產尚不可知，但目標很明確，就是要拚過台積電的5奈米速度。
英特爾（intel）方面，去年在一項針對投資者的說明會中表示，他們將會在 2020 年量產 7 奈米製程處理器。但這個時間點相較於競爭對手台積電、格羅方德、三星預計將在 2018 年量產 7 奈米的時程來說來說，將晚了 2 年的時間。甚至，可能將延後到 2021 年正式量產。然而，之後，英特爾又承認10nm Cannon Lake處理器再次延期，預計量產時間將從原訂的2018年底延至2019年。
中芯國際方面，正借助國家資本設法在先進製程上追趕國際大廠。今年初宣布，中芯國際宣布聯手大基金、上海集成電路產業基金兩大政府基金，共同投資102.4億美元給旗下中芯南方，且挖來粱孟松協助搶攻14奈米技術發展，目標訂2019年底量產每年3.5萬晶圓。
結語
台積電董事長張忠謀曾於去年TSMC30週年，談到摩爾定律他認為已失效，關鍵在於時間，過去18~24個月電晶體密度就能增加1倍，未來製程工藝時間可能會拉長，同時製造成本也會增加而不會減半。然而，電晶體密度確定可倍數增加沒問題，且可望持續到2030年，只是2025年恐將先面臨成本經濟的挑戰。也就是說，未來晶圓的良率更困難，且研發及設備成本將更高，對晶圓代工廠而言，將是一大挑戰。尤其，對中國中芯以跳躍式進行晶圓製程演進，將是一項良率的大考驗。
由於，半導體晶片是第四次工業革命發展的引擎核心，未來許多產業的半導體含量將增加，結合人工智慧(AI)、加密貨幣、區塊鏈和自動駕駛汽車市場的需求強勁，以下世代汽車為例，預估2021年每輛汽車的半導體含量將從現今的336美元增長到361美元。所以，先進晶片代工業務看好後市發展。(1065字；圖1)
參考資料：
Report: Samsung takes huge step towards 7nm chip production. Android Authority, 2018/4/6.
Samsung Electronics Aims to Overtake TSMC by Developing 7-Nm Foundry Process. Business Korea, 2018/4/6.
台積電30論壇聚焦AI人工智慧。科技產業資訊室，2017/10/24。
中芯國際聯手兩大政府基金砸百億美元拼14nm。ESM國際電子商情，2018/2/1。
半導體製程/工藝/生產的秘密。威鋒網，2017/12/1。
英特爾宣布將在 2020 年到 2021 年間量產 7 奈米製程。財經新報，2017/6/12。
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