IBM率先完成5nm晶圓 但製程微縮依然困難

隨著這幾年智能手機的高速發展，半導體行業的競爭也日趨白熱化。台積電、三星、格羅方德競爭激烈，製程工藝的開發與使用也相當激進;作為行業大佬的英特爾卻走得非常穩健，在三星、台積電大力推進10nm工藝的時候，英特爾依然在固守14nm工藝。/

晶圓

半導體工藝在來到14nm之後，摩爾定律遇到了瓶頸，製程更新的速度變慢，雖然說台積電、三星的10nm工藝已經落地，但是英特爾則可能在2018年的Coffee Lake上使用(10nm工藝良率太低);格羅方德更是跳過10nm，直接進入7nm製程(三星的10nm工藝傾向於低功耗平台)。雖然台積電、三星信誓旦旦的說7nm將會在2018年量產，在遭遇年初良率問題之後，明年的代工客戶可能會選擇穩健的保守策略。

各家的工藝線路圖

現在的半導體製程工藝的明明都是由代工廠商自行擬定的，實際上的參考意義不大，現在英特爾的14nm+節點的晶體管密度是三星、台積電的1.23倍;雖然比不上台積電、三星的10nm工藝，但實際差距並不是太大。不過英特爾對於10nm工藝似乎信心不足，他們極有可能在下半年推出第三代的14nm++工藝，用於代替10那麼工藝。

ASML光刻機

光刻機問題上，英特爾同樣沒有消息放出，這可能意味著在5nm的節點上，英特爾依然不會採用EUV(極紫外光刻機);而產業鏈上傳出台積電在今年年初已經向ASML下了數台EUV光刻機的訂單;而三星明年將會推出8nm的工藝，但是依然採用傳統的浸沒式光刻技術，2019年的7nm 才會導入EUV光刻;格羅方德早起的7nm依然採用DUV(深紫外光刻)技術，2019年引入EUV光刻。

第一塊5nm晶圓

在近日，IBM推出了首款5nm 晶元。這種5nm晶元的晶體管密度是7nm的1.5倍。該5nm晶圓採用新型的晶體管——堆疊硅納米板，將晶體管更緊密的封裝到一起。從傳輸的角度來講，晶體管越密集代表著晶體管的間距越小，傳輸速度也更快，更直觀的說法就是頻率可以拉得越高，同時功耗更低、性能更強。

雖然說IBM的產品更多的是在實驗室環境下完成的，離量產的道路依然很長，但是最起碼證實了5nm工藝是可以製造的，但是最快也要到2020年實現。製造工藝問題上，IBM研究院半導體技術研究副總裁Mukesh Khare表示，在7nm節點上依然會採用FinFET(鰭式場效應管)工藝，不過晶元設計行業正在努力擺脫FinFET工藝，因為FinFET已經無法實現製造更小製程的工藝技術。

雖然IBM已經成功開發5nm晶元，但是晶元行業依然面臨著巨大的困難。現在晶元性能的發展並不能再局限於提升晶體管密度，更重要是針對性的架構和更加優秀的指令執行方式。每年英特爾都在優化處理器的執行架構，以求得到效率更高的處理器;而谷歌的TPU更是針對某個需求進行深度定製的架構，與傳統的GPU相比更具有獨特的執行方式、更高的效率。

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