Search
三星電子公佈半導體代工業務技術藍圖 3奈米可能優先用於自家晶片上
當三星推出基於 MBCFET 的 3nm 製程節點時，與7nm LPP相比，性能提高 35%，功耗降低 50%，面積減少 45% 。該公司曾宣布預計將在 2021 年使用 3nm 技術製造晶片，但現在已推遲到 2022 年末。
在此之前，三星代工廠的客戶預計將轉向 4LPE（4nm Low Power Early）和 4LPP（ 4nm Low Power Plus)用於他們的晶片，例如高通驍龍 895 可能基於 4nm 技術，然而，因三星製程良率不彰，外媒指高通驍龍895+ 將由台積電4 奈米。....
【台積電佈局新存儲技術】
近年來，在人工智能（AI）、5G等推動下，以MRAM（磁阻式隨機存取存儲器）、鐵電隨機存取存儲器 (FRAM)、相變隨機存取存儲器（PRAM），以及可變電阻式隨機存取存儲器（RRAM）為代表的新興存儲技術逐漸成為市場熱點。這些新技術吸引各大晶圓廠不斷投入，最具代表性的廠商包括台積電、英特爾、三星和格羅方德（Globalfoundries）。
那麼，這些新興存儲技術為什麼會如此受期待呢？主要原因在於：隨着半導體制造技術持續朝更小的技術節點邁進，傳統的DRAM和NAND Flash面臨越來越嚴峻的微縮挑戰，DRAM已接近微縮極限，而NAND Flash則朝3D方向轉型。
此外，傳統存儲技術在高速運算上也遭遇阻礙，處理器與存儲器之間的「牆」成為了提升運算速度和效率的最大障礙。特別是AI的發展，數據需求量暴增，「牆」的負面效應愈加突出，越來越多的半導體廠商正在加大對新興存儲技術的研發和投資力度，尋求成本更佳、速度更快、效能更好的存儲方案。
從目前來看，最受期待的就是MRAM，各大廠商在它上面投入的力度也最大。MRAM屬於非易失性存儲技術，是利用具有高敏感度的磁電阻材料製造的存儲器，斷電時，MRAM儲存的數據不會丟失，且耗能較低，讀寫速度快，可媲美SRAM，比Flash速度快百倍，在存儲容量方面能替代DRAM，且數據保存時間長，適合高性能應用。
MRAM的基本結構是磁性隧道結，研發難度高，目前主要分為兩大類：傳統MRAM和STT-MRAM，前者以磁場驅動，後者則採用自旋極化電流驅動。
另外，相較於DRAM、SRAM和NAND Flash等技術面臨的微縮困境，MRAM可滿足製程進一步微縮需求。目前，DRAM製程工藝節點為1X nm，已接近極限，而Flash走到20 nm以下後，就朝3D製程轉型了。MRAM製程則可推進至10nm以下。
在過去幾年裏，包括台積電、英特爾、三星、格羅方德等晶圓代工廠和IDM，相繼大力投入MRAM 研發，而且主要着眼於STT-MRAM，也有越來越多的嵌入式解決方案誕生，用以取代Flash、EEPROM和SRAM。
- 台積電
早在2002年，台積電就與工研院簽訂了MRAM合作發展計劃。近些年，該公司一直在開發22nm製程的嵌入式STT-MRAM，採用超低漏電CMOS技術。
2018年，台積電進行了eMRAM芯片的「風險生產」，2019年生產採用22nm製程的eReRAM芯片。
2019年，台積電在嵌入式非易失性存儲器技術領域達成數項重要的里程碑：在40nm製程方面，該公司已成功量產Split-Gate（NOR）技術，支持消費類電子產品應用，如物聯網、智慧卡和MCU，以及各種車用電子產品。在28nm製程方面，該公司的嵌入式快閃存儲器支持高能效移動計算和低漏電製程平台。
在ISSCC 2020上，台積電發佈了基於ULL 22nm CMOS工藝的32Mb嵌入式STT-MRAM。該技術基於台積電的22nm ULL（Ultra-Low-Leakage）CMOS工藝，具有10ns的極高讀取速度，讀取功率為0.8mA/MHz/bit。對於32Mb數據，它具有100K個循環的寫入耐久性，對於1Mb數據，具有1M個循環的耐久性。
它支持在260°C下進行90s的IR迴流焊，在150°C下10年的數據保存能力。它以1T1R架構實現單元面積僅為0.046平方微米，25°C下的32Mb陣列的漏電流僅為55mA。
目前，台積電已經完成22nm嵌入式STT-MRAM技術驗證，進入量產階段。在此基礎上，該公司還在推進16 nm 製程的STT-MRAM研發工作。
除了MRAM，台積電也在進行着ReRAM的研發工作，並發表過多篇基於金屬氧化物結構的ReRAM論文。
工研院電光所所長吳志毅表示，由於新興存儲技術將需要整合邏輯製程技術，因此現有存儲器廠商要卡位進入新市場，門檻相對較高，而台積電在這方面具有先天優勢，因為該公司擁有很強的邏輯製程生產能力，因此，台積電跨入新興存儲市場會具有競爭優勢。
據悉，工研院在新興存儲技術領域研發投入已超過10年，通過元件創新、材料突破、電路優化等方式，開發出了更快、更耐久、更穩定、更低功耗的新一代存儲技術，目前，正在與台積電在這方面進行合作。未來，台積電在新興存儲器發展方面，工研院將會有所貢獻，但具體內容並未透露。
- 三星
三星在MRAM研發方面算是起步較早的廠商，2002年就開始了這項工作，並於2005年開始進行STT-MRAM的研發，之後不斷演進，到了2014年，生產出了8Mb的eMRAM。
三星Foundry業務部門的發展路徑主要分為兩條，從28nm節點開始，一條是按照摩爾定律繼續向下發展，不斷提升FinFET的工藝節點，從14nm到目前的7nm，進而轉向下一步的5nm。
另一條線路就是FD-SOI工藝，該公司還利用其在存儲器製造方面的技術和規模優勢，着力打造eMRAM，以滿足未來市場的需求。這方面主要採用28nm製程。
三星28nm製程FD-SOI（28FDS）嵌入式NVM分兩個階段。第一個是2017年底之前的電子貨幣風險生產，第二個是2018年底之前的eMRAM風險生產。並同時提供eFlash和eMRAM（STT-MRAM）選項。
該公司於2017年研製出了業界第一款採用28FDS工藝的eMRAM測試芯片。
2018年，三星開始在28nm平台上批量生產eMRAM。2019年3月，該公司推出首款商用eMRAM產品。據悉，eMRAM模塊可以通過添加三個額外的掩膜集成到芯片製造工藝的後端，因此，該模塊不必要依賴於所使用的前端製造技術，允許插入使用bulk、FinFET或FD-SOI製造工藝生產的芯片中。
三星表示，由於其eMRAM在寫入數據之前不需要擦除週期，因此，它比eFlash快1000倍。與eFlash相比，它還使用了較低的電壓，因此在寫入過程中的功耗極低。
2018年，Arm發佈了基於三星28FDS工藝技術的eMRAM編譯器IP，包括一個支持18FDS (18nm FD-SOI工藝)的eMRAM編譯器。這一平台有助於推動在5G、AI、汽車、物聯網和其它細分市場的功耗敏感應用領域的前沿設計發展。
2019年，三星發佈了採用28FDS工藝技術的1Gb嵌入STT-MRAM。基於高度可靠的eMRAM技術，在滿足令人滿意的讀取，寫入功能和10年保存時間的情況下，可以實現90％以上的良率。並且具備高達1E10週期的耐久性，這些對於擴展eMRAM應用有很大幫助。
2019年底，Mentor宣佈將為基於Arm的eMRAM編譯器IP提供IC測試解決方案，該方案基於三星的28FDS工藝技術。據悉，該測試方案利用了Mentor的Tessent Memory BIST，為SRAM和eMRAM提供了一套統一的存儲器測試和修復IP。
- Globalfoundries（格羅方德半導體股份有限公司）
2017年，時任Globalfoundries首席技術官的Gary Patton稱，Globalfoundries已經在其22FDX（22nm製程的FD-SOI工藝技術）製程中提供了MRAM，同時也在研究另一種存儲技術。
由於Globalfoundries重點發展FD-SOI技術，特別是22nm製程的FD-SOI，已經很成熟，所以該公司的新興存儲技術，特別是MRAM，都是基於具有低功耗特性的FD-SOI技術展開的。
今年年初，Globalfoundries宣佈基於22nm FD-SOI 平台的eMRAM投入生產。該eMRAM技術平台可以實現將數據保持在-40°C至+125°C的温度範圍內，壽命週期可以達到100,000，可以將數據保留10年。該公司表示，正在與多個客户合作，計劃在2020年安排多次流片。
據悉，該公司的eMRAM旨在替代NOR閃存，可以定期通過更新或日誌記錄進行重寫。由於是基於磁阻原理，在寫入所需數據之前不需要擦除週期，大大提高了寫入速度，宏容量從4-48Mb不等。
- 英特爾
英特爾也是MRAM技術的主要推動者，該公司採用的是基於FinFET技術的22 nm製程。
2018年底，英特爾首次公開介紹了其MRAM的研究成果，推出了一款基於22nm FinFET製程的STT-MRAM，當時，該公司稱，這是首款基於FinFET的MRAM產品，並表示已經具備該技術產品的量產能力。
結語
由於市場需求愈加凸顯，且有各大晶圓廠大力投入支持，加快了以MRAM為代表的新興存儲技術的商業化進程。未來幾年，雖然DRAM和NAND Flash將繼續站穩存儲芯片市場主導地位，但隨着各家半導體大廠相繼投入發展，新興存儲器的成本將逐步下降，可進一步提升 MRAM等技術的市場普及率。
原文：
https://mp.weixin.qq.com/s/sMZ0JwclWf1zAEPkW8Rn0Q
【台積電獲英特爾18萬片6nm芯片訂單】
7月24日晚間，Intel公佈了該公司第二季度財報。雖然營收和淨利潤雙雙超過市場預期，分別達到197.3億美元和51億美元，但是，英特爾在財報公告中透露，由於原本定於2021年底上市的7nm製程工藝中存在「缺陷」， 其7nm芯片生產時間較原計劃推後約6個月，這意味着相關芯片將在2022年或2023年初上市。Intel首席執行官鮑勃·斯旺（Bob Swan）稱，如果遇到緊急情況，會準備好外包部分芯片製造，使用別家企業的晶圓代工廠。
該消息發出後，Intel股價次日重挫16.2％，被傳為其代工方的台積電股價大漲，市值暴漲420億美元，而英特爾競爭對手AMD股價漲幅達16.5％。27日，工商時報稱，Intel已與台積電達成協議，預訂了台積電明年18萬片6奈米產能。
AMD方面，為了在Intel 7nm進展延遲的情況下更快佔領處理器市場，將加大對台積電7/7+nm製程下單量，預計明年全年7/7+nm的訂單增加到20萬片，與今年相比約增加一倍，有望明年成為台積電7nm的最大客户。得益於Intel和AMD的訂單，2021年上半年台積電製造產能將維持滿載。
作為全球最大晶圓代工廠和蘋果公司主要供應商，台積電股價已從3月的年內低位拉昇逾70%。得益於電子產品的出口需求，台灣上個月外銷訂單同比成長6.5%，創下2018年8月以來的最高成長，也優於分析師預估的年增1.2%。
- 英特爾半導體霸主地位將不保？
成立數十年來，Intel一直是IDM模式（設計與製造一體模式）的代表，從設計，到製造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包，這也讓Intel在競爭對手面前保持着領先地位。但是產能不足一直困擾着Intel，其10nm工藝原計劃2017年量產，但直到最近才開始大規模生產。考慮外包的消息傳出後，有分析師稱這是一個很大的失敗，有可能終結Intel在計算領域的主宰地位。
Intel競爭對手AMD基於7納米架構的Ryzen 4000芯片已經上市數月時間，至少在時間上已領先於Intel。除了延期的工藝技術讓Intel焦慮之外，不同於AMD的業務模式讓Intel本身開始有了些動搖。
Intel一直採用IDM（Integrated Device Manufacturer）的模式。有着自己的芯片工廠，從芯片的設計到製造再到封裝、測試和銷售都由自己把控，也就是説，可以實現芯片的自產自銷。不過雖然這種模式可以自主把控技術工藝和產能，但是非常燒錢。
作為Intel競爭對手的AMD，也曾是IDM模式的代表，2008年通過分拆賣掉了晶圓廠，以輕裝上陣。業界認為它有向Fabless模式（無工廠模式）轉型的傾向。自2018年開始，AMD就開始採用台積電7nm工藝，去年到今年持續「蠶食」英特爾市場佔有率。
- 獨享7nm製程所有訂單，台積電二季度淨賺1208億
台積電是全球領先的半導體加工企業，在全球晶片代工市場上佔據了一半的份額，是行業領頭羊。排名第二的是三星，但市場份額只有兩成。中芯國際也在努力追趕，其14nm的技術已經應用於華為手機。但是要趕上台積電和三星的5nm工藝，仍然相當艱難。
當前，全球晶片製造行業中，擁有高端晶片製造能力的廠家寥寥無幾，特別是擁有7納米以下製程的代工廠，全球只有台積電和三星2家。台積電披露的「按工藝製程劃分的收入圖表」可以明顯看出，28nm以下（28、16、7）的高端晶片帶來的收入佔據台積電總收入的比例接近80%。
而台積電的良率更高，生產週期更穩定，因此，台積電幾乎獨享了7nm的所有訂單，且定價權極高。同時，台積電透露，目前5nm製程的需求十分強勁，且這種需求將會持續到2022年。另外，台積電的3nm製程預計將於2021風險量產，2022下半年量產，3nm相比5nm工藝將帶來70%的密度提升，20-25%的功率提升。
有了技術作保障，近年來台積電的業績蒸蒸日上，在新冠疫情蔓延的情況下，二季度台積電還是交出了一份亮眼的成績單。
台積電在2020年Q2法人説明會上，公佈了本季度的財務情況：Q2營收達到3107億台幣，同比上漲為29%。最讓人驚奇的是台積電的Q2淨利潤，高達1208億台幣（約41億美元），同比飆升81%，不僅超過了分析師預期，也創下6年來最高水平。此外，台積電Q2的毛利潤率高達53%，超過此前分析師給出的50%~52%預期。
值得注意的是，由於業績表現優異，台積電本次調整了2020年的整體收入增長預期，從之前的10%~15%上調至20%；同時也調高資本支出額度至160億~170億美元；但在年初，公司曾因預計經濟大蕭條即將到來，而下調過2020年收入預期。
根據台積電2019年的財報顯示，華為的訂單佔據台積電總業務比例達14%，是台積電最重要的高端製程（14nm以下）客户之一，僅次於蘋果的23%。如果斷供，那麼台積電14nm以下的高端晶片勢必出現很大的訂單缺口。
台積電董事長劉德音此前在發佈會上表示，短期來看，不能向華為供貨對台積電的影響不可避免，台積電正在積極與其他客户合作，填補華為留下的空缺。
