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5nm制程：摩尔定律发展的重要转折点 备受关注的5nm究竟能给行业带来什么？ 芯片行业的共识是：从行业最直观的受益来讲，5nm让产品获得更高算力的同时，还保持相同甚至更低的功耗，整体性能进一步加强。 摩尔定律认为，集成电路上可容纳的晶体管数量，每隔18至24个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。当芯片制程演进到5nm，它晶体管的集成度和精细化程度都要比以往更高，可容纳更复杂的电路设计，并将更丰富的功能融入其中。 但从目前行业的普遍应用上看，许多产品用28nm、14nm，甚至10nm就已绰绰有余。部分业内人士认为，不是所有行业都对5nm有着强劲的需求，它在现阶段并非多数市场的刚需。 话虽如此，当我们把目光放至未来，随着5G和AI技术的发展，以及全球大数据的爆发式增长，5G智能终端、VR/AR产品、机器人、AI和超算等产品的成熟和应用，都将对芯片的性能、能耗和算力都有着更加严格的要求。 从另一个维度来说，业内普遍认为，芯片这类硬件的发展也将催生出新的应用生态，或是对早已成熟的市场带来革命性的颠覆。例如，当下因苹果AirPods而重新迎来第二次黄金时代的TWS（真无线立体声耳机）市场，各大厂商使用的蓝牙芯片制程尚未踏入7nm领域，大多聚集在28nm至12nm中。但随着市场需求倒逼着蓝牙芯片的发展，未来各家厂商为了能在更小的芯片中集成更多的功能与应用，也将逐渐推动蓝牙芯片朝着7nm甚至是5nm制程演进。不可否认，5nm制程的演进是各项技术和产业逐步成熟、变革的必经之路，亦是根基。 半导体代工厂制程路线图 编辑 5nm制程捷报频传 随着先进制程的不断演进，工艺研发的门槛越来越高，成本与技术逐渐成为一座座制程演进的分水岭。目前行业中布局5nm制程的玩家，主要有台积电、三星和英特尔三足鼎立。其中，台积电和三星的对峙最为激烈，淡出赛局许久的英特尔则在一旁蓄势待发。过去一年以来，5nm芯片试产、量产和良率等消息的不断释放，持续刺激着业界神经。 近日，台积电5纳米接单再传捷报，高通最先进的「骁龙875」系列手机芯片，以及内部命名为「X60」的5G基带芯片，上周正式在台积电以5纳米投片。高通扩大与台积电合作，是继超微之后，快速衔接海思在台积电腾出产能的重量级国际大厂。 前一段时间，三星也宣布其5nm制程产线抢下了高通和英伟达的订单。不过，业界普遍认为，三星晶圆代工的5nm产能及良率在下半年仍然难以追上台积电，台积电有信心成为今年唯一能提供5nm量产的晶圆代工厂。 5月，三星宣布计划提升位于韩国平泽工厂的晶圆代工产能，新的晶圆代工生产线将基于5nm工艺打造5G、高性能计算(HPC)和人工智能(AI)芯片。该公司希望新的代工线能在2021年下半年全面投入使用。 目前，采用三星5nm制程制造的芯片主要包括三星新款处理器Exynos 1000，这款芯片将会在今年底或明年初发布。此外，还有谷歌自研的SoC “Whitechapel”，有望在Pixel系列手机上使用。 另外，高通的5G芯片订单，特别是基带芯片X60，除了由台积电代工外，可能还有一部分交由三星生产。 据了解，中国企业除了芯片设计龙头华为海思以及顶尖代工厂台积电的布局以外，芯动科技作为国内领军的一站式IP和芯片定制解决方案提供商，也率先在三星5nm流片。新技术追逐战上，国产自主创新成果正不断缩小差距甚至赶超国际水平。 结语：摩尔定律不死，制程之战不息 就目前看来，台积电和三星的5nm战局预热仍在紧张进行中。与以往不同的是，这场制程之战的战火也将不再局限于代工厂或是芯片厂商之间的竞争，它亦将烧到更上游的半导体材料厂商、光刻机设备，甚至是学术界和产业界的新工艺研发中。 因此，决定这场制程战胜负的，不再单纯是设备与制程技术，随着工艺和材料都双双接近极限点，能否最先实现工艺和材料的质变，也成为了芯片厂商们的胜利王牌，对国内领先企业而言，5nm战局也是实现弯道突破的重要机会。