5G通讯吃了败仗之后,美国封锁GAA技术,妄图砍掉中国的3nm入场券

GAA:晶圆时代3nm~2nm制程的最后挣扎

GAA全称:Gate-All-Around,即环绕式栅极技术。

这项技术的诞生,旨在解决5nm以下*制程面临的一系列极端难题。传统FinFET工艺*在7nm制程以下,很难解决材料极限、漏电以及物理结构搭建等难题。业界倾向采用GAA技术作为下一阶段芯片制造工艺的解决方案。

*5nm以下节点有可能步进于:3nm、2nm、1.5nm等阶段;

*FinFET即Fin Field-Effect Transistor,鳍式场效应晶体管(22nm~5nm)。

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而在下一阶段(最快2023年后),芯片制程达到5nm以下时,栅极距将继续下探,届时,FinFET工艺完全失效。

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制程节点的每一次迭代,对芯片巨头来说都是一次“大出血”

  • 65nm:2400万美元;
  • 45/40nm:3900万美元;
  • 28nm:6290万美元;
  • 20nm:1.04亿美元;
  • 16/14nm:1.78亿美元;
  • 10nm:2.82亿美元;
  • 7nm:3.49亿美元;
  • 5nm:4.76亿美元。

*注:仅为设计研发成本,不包含光刻机、原材料、生产成本。

也许很多人会表示疑惑,对于像Intel、三星、台积电这样的芯片制造工艺巨头来说,区区几亿美元的“小钱”,算个啥?确实,这点钱对于这些行业巨头,甚至对于本土企业来说都只是“小钱”。但是,材料极限、制程极限、技术极限仍是根本瓶颈。换句话说,这是一场“巧妇难为无米之炊”的游戏。

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台积电的南京工厂(16~40nm非高级工艺)初期投入近200亿元人民币

另外,以台积电为例。即将于2020年进入量产阶段的5nm制程,依然是基于7nm FinFET工艺改良而来,生产设备基本维持前代标准不变。也就是说,进入3nm之后,研发成本、设备更新等等这笔账目,又要重新来过一遍了。

但是!

大家不妨回忆一下,自上一轮FinFET技术将平价的22nm产品送入寻常百姓家之后,14nm、7nm的更新换代有多快?

除了Intel闭关锁国坚守14nm多年以来,重要节点的制造工艺存续时间往往不超过4年,而且随着移动端多核晶片的迭代加速,制造工艺换代速度不断加快。以AMD的7nm锐龙处理器为例,不到一年时间,7nm的改良版7nm+(EUV)就已登场。而随后的5nm制程,也将在2020年推出成品(下图)。

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同样的,3nm、2nm制程的产品生命周期,如果参照于7nm、5nm的历史,恐怕也不会太长。毕竟,1nm之后的芯片历程将有望完全改写,碳基底材代替硅基底材之后,现有的IC制程经验恐怕面临重写。与其花8~10亿美元投入GAA技术用个三四年,还真不如一步到位把碳纳米管搞点成绩出来,更符合经济效益。

GAA尚未定论,美国急于封锁意欲何为?

简而言之:预防针+犬吠示威。

各主要芯片制造业巨头,目前并未确定GAA技术为3nm之后的唯一选择。虽然三星、Intel乃至IBM、格罗方德都曾展示过各自的GAA类方案,但都未明确声明这些方案将用于未来的量产阶段。

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项庄舞剑,意在沛公

虽然美国的西方盟友们,对中国的5G技术输出表态不一,但这一来自东方的科技威慑,对传统的美国科技霸权已造成了穿透伤害。5nm制程是今后一段时间5G芯片重要的工艺选择,而5G之后的下一代通讯技术,势必对芯片性能、制造工艺提出新的要求。美国提前对GAA技术展开封锁,目的无外乎对中国下一代通讯技术所需的芯片制造方案,套上“紧箍咒”。

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综上所述,未来这4年的路还很长,技术层面出现革新、突破也未尝不可,国际局面也不可能一成不变这么僵持下去。美方希望靠一纸GAA技术封锁,就断了中国芯片行业发展的想法,能理解,然并卵。

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