真是大事,Global Foundry退出7nm製程競賽了!

新產品如果不能有更好的效能及更低的功耗
那幹嘛開發新的製程?
可見新製程能帶動產品升級
以後要用更高階產品
就需要新製程來幫忙製造了
行動裝置對功耗和散熱的要求很高,可能需要借助更新的製程來改善,但產品追求更低的功耗表現,就得付出更高的代價.
至於,現階段的行動裝置的 "效能",我個人粗淺覺得已經超強了,遠遠超過多數使用者的日常需求.

其他半導體業者退出 花費甚鉅的製程競賽,也許是想退出 追求更低功耗的高階行動裝置的市場,專注在講求性價比的中低階行動裝置,或 追求效能的其他高速運算的市場.

一般需要插電使用的中低階或消費型 運算裝置,追求最高效能,穩定度和性價比,對於 耗電量並不是最優先考量,至於散熱問題,可以用其他多種對策來克服改善. 虛擬貨幣礦場電費成本雖高,但它可設置在 電費相對低廉的地區,來節省設備投資或更新成本.

影響一台手機的電池續航力的零組件,除了CPU運算和 4G LTE通訊很耗電外, OLED或 LCD超高解析度顯示螢幕也是造成耗電的重大元凶,

apple 過去幾年花費幾億美金,試圖研發 uLED來取代 OLED, uLED目標是讓螢幕顯示的耗電量只有原本 OLED或 LCD的1/10, 從顯示螢幕革命所省下的耗電量,可能比 半導體製程更新更顯著.

目前 LCD 採用 LED背光,需穿透偏光板,彩色濾光片,觸控膜,保護玻璃...層層阻隔,最後使用者看到的光效只有原本LED背光的5%不到,極為耗能. uLED 採自發光的方式,理論上,可以大為改善 傳統LCD顯示的耗能問題.

pqaf wrote:
行動裝置對功耗和散...(恕刪)


其實現在炒得很熱門的OLED
其實只是過渡技術

原因很簡單
有機物會有壽命問題
因為氧化的關係
所以OLED的阻水氣OTR與WVTR標準都是全地球最高的
但又如何?
更麻煩的是RGB三原色的壽命不同
會造成色偏
用久了後一定色偏

那有些人會說
大家拿OLED螢幕手機用的好好的
也不覺得如何

這是因為手機是消費性3C產品
不是耐久性產品

甚麼是耐久性產品
就是電視

三星用RBG型OLED做成電視過不了關
宣告放棄
這是RGB型的原罪

然後才開始廣告量子點電視

那LG的OLED電視又怎麼來
其實LG的OLED電視也是有點騙人
LG知道RGB電視是死路
所以用液晶電視的原理
背光源改成白光OLED
然後用彩色濾光片的方式分出RGB
就不會有個別色衰的問題
與液晶電視的差異只在於中間沒有液晶層罷了
這樣來說與液晶電視的缺點一樣
白光被濾成R or G or B
省電的優勢就沒了
不過可以量產

OLED電視還可以撐一段時間
難度超高的micro LED才是更佳的平面顯示器方案
台灣在這方面比韓國還早投入
不會輸還國
只是road map 一直delay
Micro scale LED做不出來,那就mini scale LED先練兵好了...
micro LED最初的產品會是Apple的 iwatch
我一直在等micro LED的iwatch出來
台積電可能會幫忙一些忙也不一定~

因為半導體的發展
開始要研究異質晶片的整合
原因很簡單
在28nm開始時
載子移動速率
電洞比電子差
所以在P型矽中
dopping Ge產生SiGe改善P-type的carrier mobility
而Ge與Si的晶格常數不同
所以用到了strain silicon的技術

未來的5nm
製程開發有四種技術, 傳統的FinFet,GAA (Gate all around),三五族+Si, XXX
台積電公布的是FinFET
不過三五族+Si台積電應該有人會研究進行技術儲備吧

在MicroLED方面
LED的die是三五族
DSP是Si Based
要做得好應該是在Si wafer再沉積三五族材料製作LED
這樣就是純半導體的製程
Apple據說有找上TSMC談uLED這塊
不過uLED的road map一直delay
目前是mini LED先練兵

半導體的異質晶片的整合技術可以幫助uLED的量產
說不定台積電又可以跨入新的領域

研究產業動態的好處是千金難買早知道
等到消息都放出來了
都是在騙散戶上車
要自己去查動態..


健人就是腳勤

NQQegg wrote:
其實現在炒得很熱門...(恕刪)


鍺的導入有一定的難度

優點是鍺的電子遷移率為矽的2∼4 倍,電洞遷移率(Hole Mobility)則為6 倍

但要將SiGe 或是III-V 族應用在現行的CMOS 製程仍有相當多的挑戰,例如非矽材料要如何在不同的熱膨脹係數、晶格常數與晶型等情況下,完美地在大面積矽基板上均勻植入,即是一個不小的挑戰。
此外,III-V 族與鍺材料的能隙(Bandgap)較窄,於較高電場時容易有穿隧效應出現,在越小型元件的閘極中,更容易有漏電流的產生,亦是另一個待解的課題。

這些都是異質材料整合的問題~
健人就是腳勤

NQQegg wrote:
剛好相反是其他廠商...(恕刪)


不見得!

其他晶圓代工廠跨不進 7nm,為了生存下去,一定會在 7nm 以上製程流血廝殺。

intel 製程拼不過,就會拼價格,以前 AMD 不也是這麼做?而電腦速度不管是桌上型還是手機,早就效能過剩了!如果效能只好一點,價差卻很大,消費者不見得會買單。

跨不進 7nm 的廠商會少賺沒錯,但不表示少賺的,都會讓台積電賺到。

越小的裝置,uLED尺寸越小,難度可能更高...iwatch那種1.x吋的小螢幕,要塞入幾十萬顆 uLED, 小螢幕的PPI 密度還要夠高,可能要達300PPI以上,細小的字體才會清晰, 每顆uLED晶粒和間距極小,小於5um,可能得 借助 台積電這種先進半導體.

至於,其他中大尺寸的螢幕,使用者觀看距離較遠,PPI密度不需要像手機或手表那麼高,只要 80PPI以上,市場就可接受, 大尺寸螢幕想達到 1080P,4K,甚至8K 超高解析度時, 需要塞入 幾千萬顆甚至上億顆RGB uLED,巨量轉移,檢測和修補 目前仍有難度,但好處是因為螢幕面積大,相對的 uLED單顆晶粒尺寸不需要做到 5um以下, 30um 就能構成超高解析度.

友達用擠牙膏的方式,一點一滴慢慢 推出 uLED 展示品. 友達的是使用傳統面板廠既有的 LTPS背板來驅動 uLED,也許和台積電的技術完全不同吧? 詳細我也不懂. 我個人有時在想,台積電擁有 7nm 的技術,請他在晶圓上磊晶,設計 5um大 的 uLED,會不會是殺雞用牛刀?

5月在美國SID參展時,是拿出 8.1吋 1280x 480 (~ 184 萬顆 LED ),小於30um的LED達到169 PPI的展示品

本周在台灣參展,改拿出 面積放大 2.2倍 的12.1吋 1920x720 ( ~ 415 萬顆 LED ) 的展示品. .

但AUO就是不願(or 無法)拿出 65吋 8K ( ~ 9953 萬顆 LED ) 或 4K ( ~ 2488 萬顆 LED )的 uLED TV樣品.

NQQegg wrote:
鍺的導入有一定的難...(恕刪)


小弟從其他樓轉貼我寫的
聊聊曝光機

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先進製程如曝光機
講起來就是可悲的一頁

很多人都不知道
現在大家講Moore's law頭頭是道
但沒有多少人知道

最重要的曝光機的光源
一直使用193nm波長的曝光機到現在

這20年來
後繼的光源一直沒有開發成功

193nm是用Excimer Laser ArF光源

下一代在20年前就已發展
用F2光源, 157nm波長
慘的是光源進入二氧化矽的吸收光譜中(<180nm)
這樣透鏡就不能用玻璃
用CaF2材質
問題又來了
CaF2溶於水
那真的很靠北
不用水來當研磨劑又有很多問題
Intel與ASML搞得焦頭爛額
記得20年前ASML在台灣有開研討會介紹157nm的曝光機...

然後沒有量產...

半導體製程演進本來在20年前就碰到瓶頸的
但是台積電的林本堅提出用水當介質
光源折射後波長變短
想到了浸潤式製程
然後還是ASML做出來immersion lithography stepper
解了燃眉之急

林本堅後來拿到了台灣中研院的院士
唯一的一個業界的院士
他的idea改變了全世界的半導體製程演進
誰說台積電沒有研發技術的...

隨著製程演進
immersion lithography又不夠用了

原因很簡單
大家以為有曝光機就可以繼續微縮下去
那就大錯特錯了

製程微縮的解析度R
與K1, 光源波長, 介質折射率, NA值有關
K1為機台參數
NA為Numerical Aperture (與透鏡直徑成正比,物件距離持反比,也就是透鏡大比較好)

印象中沒記錯的話
ASML的曝光機
解析度只到38nm
那該怎麼辦?

這樣的搞又做不下去了
只要用分段曝光
拆pattern讓跨距變大來曝光
就形成了double patterning
方法很多
如SADP
利用spacer的沉積,用厚度來決定線寬

用spacer的技術來改善
有SADP, LELELE, SAQP製程的發展

也就是曝光機的解析度從28nm製程以後早就不夠用了
廠商要自己想辦法變通
不是買曝光機就可以進行微縮製程...


現在製程到了7nm
只有台積電量產...

那麼Intel與三星呢
想用EUV電子束微影曝光機來做

問題是EUV從幾十年前一值開發到現在還沒成功
有人算算
整個地球投入EUV的研發
投資超過200億美金

Foundry的要求是250W,125wph (wafer per hour)
一直沒做出來
2017年ASML號稱做原型
光源是買下光源公司Cymer公司做的
最新的型號是NXB3400B
2017年才出貨
2018年Intel/三星與TSMC才會使用

問題是

瑞凡
今年Apple就要7nm的CPU了
時間回的去嗎?

還是台積電務實些
乖乖的務實用多重曝光硬做
燃燒吧
工程師的肝是鐵做的

工程師都是
肝鐵人..

所以三星沒搶到今年的Apple單一點都不奇怪
問題是生財器具還搞不定呀

台積電兩方都押寶
193nm+SADP與EUV都有

所以今年地球上7nm製程的單
要有量能出的了貨的只能找台積電

可悲的工程師
大家划手機
爽爽地在比跑分

背後是一群死宅男
一群群肝鐵人背後默默的付出~
健人就是腳勤

NQQegg wrote:
小弟從其他樓轉貼我...(恕刪)



科普時間













SADP比LELE好的說明


ASML的EUV 3100解說 (當時預估2013年可以到400W,可是今年才能出貨250W...)













健人就是腳勤

NQQegg wrote:
科普時間SADP比LELE...(恕刪)


Intel的10nm又難產了,預估2018年才量產,結果要延到2019...
死在多重曝光...

https://www.eettaiwan.com/news/article/20180427NT03-Intel-Delays-10nm-Volume-Production-Until-2019?utm_source=EETT%20Article%20Alert&utm_medium=Email&utm_campaign=2018-04-30

Wiki上的圖
intel的10nm比TSMC的7nm還緊緻,不過TSMC在今年就量產7nm了,真的是地球之光~
Intel應是死在Self-Aligned-Quad-Patterning的良率不行...


As of 2016, Intel was using SADP for its 10 nm node;[73] however, as of 2017, the 36 nm minimum metal pitch is now being achieved by SAQP.[74] Intel is using triple patterning for some critical layers at its 14 nm node,[75] which is the LELELE approach.[76] Triple patterning is already demonstrated in 10 nm tapeout,[77] and is already an integral part of Samsung's 10 nm process.[78] TSMC is deploying 7 nm in 2017 with multiple patterning;[79] specifically, pitch-splitting,[80] down to 40 nm pitch.[81] Beyond the 5 nm node, multiple patterning, even with EUV assistance, would be economically challenging, since the departure from EUV single exposure would drive up the cost even higher. However, at least down to 12 nm half-pitch, LELE followed by SADP (SID) appears to be a promising approach, using only two masks, and also using the most mature double patterning techniques, LELE and SADP.[82]
健人就是腳勤

NQQegg wrote:
Intel的10nm...(恕刪)


台積電的競爭力來自於企業文化中團隊的高壓環境下的努力
http://technews.tw/2016/05/22/tsmc-rd-engineer-confessions/

‘台積電人對一件事深入了解的程度,絕對比競爭者都強。例如你給老闆一杯水,他問你顏色為什麼黃黃的,你回答也許沾到茶葉,有人問到這裡就結束了;但台積電的主管一定會一直問,哪裡來的茶葉?為什麼會沾到?在什麼流程沾到的?我們怎麼改善等,我們很習慣用這樣的模式研究一個問題。

這就是文化,你的老闆會這樣 review(複審)你,你就會這樣 review 底下的人,當然對供應商也是,供應商恨死我們了。我很多同學在台積電的供應商企業裡,都覺得台積電的要求很嚴格,有一點在壓搾供應商。

但只要台積電這樣的文化一直在,就有機會一直領先。’

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半導體製程幾百道,如果沒有龜毛再龜毛,良率根本出不來~
健人就是腳勤
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