2022年8月31日 星期三

台積電的2奈米製程,也將會採用奈米片(nano sheet)所謂第二代GAA的MBCFET架構

 蠻確定的,台積電的2奈米製程,也將會採用奈米片(nano sheet)所謂第二代GAA的MBCFET架構,而且會在2025年量產。(參:https://technews.tw/....../tsmcs-2nm-process-will-use....../

「先進製程進展。台積電5奈米量產進入第三年,累計生產200萬片,沒有一家公司比台積電多。
此外,3奈米即將量產,將是最好技術,對手3奈米比台積電4奈米還有些差距;台積電升級版3奈米(N3E)將在2023下半年量產。
台積電2奈米採用奈米片架構,規劃2025年量產。相較N3E,在相同功率下,速度提升10%~15%;相同速度下,功耗降低25%~30%。
特殊製程規劃。特殊技術廣泛應用於射頻、微控制器(MCU)、影像感測器、電源管理晶片及顯示器等領域。近年來,台積電特殊製程投資大約以年複合成長率44%增長,2021~2022年12吋特殊製程產能將增加12%。
3D Fabric進展。2022年先進封裝產能將比2018年大3倍。2022年開始SoIC晶片堆疊製造,計劃2026年將產能擴大到20倍以上。
竹南擁有第一座3D Fabric全自動化工廠,將先進測試及SoIC和InFO / CoWoS運作整合在一起,下半年開始生產SoIC,2023年開始3D Fabric全面運作。
全球生產據點。台積電南科晶圓18廠5~9期為3奈米製造基地;目前正在籌備新竹晶圓20廠,未來將是2奈米生產基地。高雄晶圓22廠預計下半年動工興建,2024年量產7及28奈米。
海外廠區方面,台積電美國亞利桑那州廠2024年量產5奈米;中國南京廠28奈米新廠今年第四季量產;日本熊本廠2024年量產12 / 16和28奈米家族技術。」(參:https://technews.tw/2022/08/30/2022-tsmc-technology-symposium/)
還有,台積電在製程技術上的優勢,大家可以參考去年虎嗅網的一篇文章,《2 奈米製程重大突破!台積電為何能續命摩爾定律?》https://www.stockfeel.com.tw/2奈米-2nm-製程-工藝-台積電-摩爾定律/,如下所摘錄。
「在製程工藝上面的成功因素
首先是其長期投入獲得領先的技術研發優勢。比如,為配合新製程工藝的良率,台積電在 Nano-Sheet 結構上面,已經成功生產出 32 Mb nano-sheet 的 SRAM,在低電壓功耗上面具有明顯優勢;在 2D 材料上,台積電基於包括硫化鉬和硫化鎢在內的的 2D 硫化材料獲得性能非常高的 On-current;在電源管理上,台積電的研究人員用奈米碳管嵌入到一個 CMOS 的設計中,用來替代 Power Gating 的控制電流作用,給未來的進一步微縮提供新的思路。
其次是台積電形成的長期的技術合作產業鏈。ASML 作為早期和台積電建立合作的光刻機供應商,在為台積電提供設備的同時,也得到來自台積電的技術回饋。目前,台積電在在 EUV 光刻技術的 OPC、光罩和光阻等多個方面都有投入,比如台積電在 EUV 技術結合上,採用自對準墊片獲得了業內最小的 18nm 的mental pitch,對電晶體微縮大有幫助。
再就是對工藝流程的優化改造。為了應對摩爾定律接近失效的危機,僅僅從微縮電晶體,提高密度以提升晶片性能的角度正在失效。台積電推動了多項前段和後段的 3D 封裝技術,來提升晶片性能。比如在晶片製造前段實現的 SOIC 3D 堆疊技術,在後段實現的 CoWoS 和 InFo 的 3D 封裝技術。這些技術在幫助實現電晶體微縮的同時,進一步提高了良率。
此外,非常重要的一點就是台積電在特殊製程上的長期累積。這可能是很少為人注意的一點。台積電具有 MEMS、圖像感測器、嵌入式 NVM,RF、模擬、高電壓和 BCD 功率 IC 方面的廣泛產線投入。同時,也在邏輯 IC 技術基礎上,加上先進的 ULL & SRAM、RF & Analog 以及 eNVM 技術,以實現低功耗及模擬技術的提升。特殊製程將推出 IoT 場景和 AI 場景設備的發展。
以上的一系列技術優勢,得益於台積電龐大的研發投入。據數據,近幾年,台積電每年的研發投入都達 100 億美元。而台積電在技術路線上的領先佈局和長期巨額的研發投入,實際上跟其所創立的 Foundry 代工廠創新模式有關,也和台積電本身的所處的地緣、產業機遇期有關。」

聯電這套22ULP/ULL特殊製程與Cadence的類比與混合訊號 (Analog/Mixed Signal,AMS) 晶片設計軟體的整合,很有競爭力。

聯電這套22ULP/ULL特殊製程與Cadence的類比與混合訊號 (Analog/Mixed Signal,AMS) 晶片設計軟體的整合,很有競爭力。

「晶圓代工大廠聯電與 EDA 大廠 Cadence 共同宣布,Cadence 的類比與混合訊號 (Analog/Mixed Signal,AMS) 晶片設計流程獲得聯電 22 奈米超低功耗 (22ULP) 與 22 奈米超低漏電 (22ULL) 製程認證,此流程可優化製程效率、縮短設計時間,加速 5G、物聯網和顯示等應用設計開發,滿足日漸增高的市場需求。
聯電表示,旗下的 22 奈米製程具有超低功耗和超低漏電的技術優勢,可滿足在科技創新發展下,使用時間長、體積小、運算強的應用需求。經聯電認證的 Cadence AMS 設計流程,提供了整合可靠度介面 (Unified Reliability Interface,URI),在 22 奈米製程設計時,可確保電路可靠度及使用壽命,並提供最佳化的設計,讓類比與混合訊號晶片設計更精確完美。此外,設計流程並提供示範電路,讓使用者在設計時可靈活套用,提高設計效率與精確性。
至於,Cadence AMS 流程由根據 22 奈米製程設計套件 (PDK) 的整合解決方案和方法組成,以加速完成設計。在此其中包括 VirtuosoR 平台包括原理圖編輯、模擬設計環境 (ADE) 和布局 XL 工具支援、SpectreR AMS Designer 結合 Spectre X Simulator 和 Xcelium Logic Simulation 引擎的強大功能,為由電晶體、行為、時序和寄生模組的組成設計提供一致和準確的結果、以及 Voltus-Fi 客製化電源完整性解決方案,以最新圖形使用者介面則提供電子遷移與電阻電位降 (EM/IR) 分析,可快速輸入所需的 EM 規則。
聯電元件技術開發及設計支援副總經理鄭子銘表示,聯電持續開發先進的特殊製程以供應快速成長的 5G、物聯網和顯示等晶片市場。相較於 28 奈米製程,聯電的 22 奈米製程能再縮減 10% 的晶粒面積、擁有更佳的功率效能,以及強化射頻性能等特點。這次與 Cadence 的合作,為聯電 22 ULP 與 22 ULL 製程技術的晶片客戶提供業界領先的可靠與高效率的流程方案,並獲得設計上客製化的支援,協助客戶提升生產力,並快速完成全晶片設計定案,增進晶片設計的速度與效率。
Cadence 客製化 IC 及 PCB 事業群產品管理副總裁 Ashutosh Mauskar 則是指出,隨著 5G、物聯網和智慧穿戴裝置設計複雜度的日益增加,類比與混合訊號技術的提升將是先進晶片設計成功的至要關鍵。Cadence 支援的 22ULP 與 22ULL AMS 設計流程,專為聯電晶片技術作客制的優化,提供設計、驗證與設計實現等全方位的解決方案。藉由此 Cadence 與 UMC 的合作,共同的客戶能夠在 22ULP/ULL 上快速實現創新的混合訊號設計。」

三星號稱量產的3奈米製程,是GAAFET架構的MBCFET,是奈米管(nano wire)架構(第一代GAA)而已。

圖片來源:3nm_Chip_Production_main5-2.jpg

三星號稱量產的3奈米製程,是GAAFET架構的MBCFET,是奈米管(nano wire)架構(第一代GAA)而已,而更先進的奈米片(nano sheet)架構(第二代GAA)還在研發中,紙上規格真的好棒棒,但三星號稱量產的3奈米製程不但要微縮製程,還同時更改了最底層的半導體元件架構,初始的製造良率一定很糟糕的,難怪雖然號稱已經量產,但首發客戶是誰仍在保密中。 (台積電到了2奈米製程才採用GAAFET架構,但直接是第二代的奈米片(nano sheet)架構。因為台積電在奈米片架構上研發超過15年,又有量產22奈米製程奈米片架構SRAM的實際成果,這次台積電說有極大信心在2025年量產2奈米的奈米片架構MBCFET,領先三星與Intel,是可信的預測。)

另外,美國禁止3奈米以下製程的美國EDA軟體出口中國(中國客戶不能使用),當然包含了文中所述的前四大EDA軟體商。這是因為Cadence與Synopsys是美商不用討論,而Siemens購併了Mentor等美商, Ansys是購併了Apache Design等美商,他們的技術來源都是美國,所以美國商務部是一定管得著的。

當然,這個出口限制包括文中所述他們得到三星3奈米(GAAFET)製程認證,也包括與台積電3奈米(FINFET)認證的所有EDA軟體。

還有,因為這些經過特定晶圓代工廠特定製程認證的EDA軟體及智財庫,必定含有晶圓代工廠的製程參數等營業秘密,才能進行驗證與簽核,所以通常是由晶圓代工廠領頭,組成EDA Alliance(晶片電子設計自動化聯盟),讓簽約的客戶取得授權使用這些經過認證且位於雲端的EDA軟體及智財庫(所以不可能被客戶偷偷下載而複製或盜用),才能夠加快晶片設計速度,降低其設計成本,保障EDA廠商及晶圓代工廠的智慧財產權,並保證被簽核的設計方案能夠被該晶片代工廠用所認證的特定製程製造出來(製造良率是另一回事)。

舉例來說,三星所組的EDA Alliance叫做先進製程晶圓代工生態圈(SAFE™),而台積電成立的TSMC EDA Alliance,是 TSMC Open Innovation Platform® (OIP)雲端聯盟中的最重要組成,合作創始成員包括亞馬遜AWS及微軟Azure等雲端服務業者,以及益華電腦(Cadence)及新思科技(Synopsys)等EDA供應商。

「藉由優化設計技術,實現最大化PPA
三星的專有技術採用通道較寬的奈米片,相較於通道較窄的奈米線GAA技術架構,能實現更高效能與更佳的能源效率。在3奈米GAA技術助陣下,三星得以調節奈米片的通道寬度,優化功耗以及效能表現,滿足客戶的多元需求。
此外,GAA設計的靈活性,具有提升功耗、效能、面積(PPA)的優勢,對於設計技術整合優化(DTCO)十分有利(註一)。相較於5奈米製程,第一代3奈米製程能降低45%功耗、提升23%效能、縮減16%面積;第二代3奈製程則可降低50%功耗、提升30%效能,並縮減35%面積。
攜手SAFE™ 夥伴提供3奈米設計基礎架構與服務
隨著技術節點的持續微縮,與晶片效能提升的需求成長,為驗證功能更多、尺寸縮減的複雜產品,IC設計人員面臨著處理龐大數據的挑戰。為滿足上述需求,三星致力提供更穩定的設計環境,以減少設計、驗證和簽核流程所需時間,同時提升產品的可靠性。
得益於三星與Ansys、Cadence、Siemens和Synopsys等先進製程晶圓代工生態圈(SAFE™)夥伴的縝密佈局,三星自2021年第三季起,便開始提供經驗證的設計架構,協助客戶在更短時間內完善產品設計。」

2022年8月25日 星期四

這麼簡單與明顯的騙術,怎麼會有人信呢?

最近又碰到永動機/無限能源的科技騙子,這次他們展示的是「自循環重力系統發電廠投資建廠計劃」,要你投資購買他們的不用電力/不需燃料就能發電的「自循環重力發電系統」,然後你就能販賣其所發的電給台電獲利。

他們宣稱「自循環重力發電系統」有以下的產品特色:

◆永久無需任何電力/任何燃料可持續工作 20 年以上 

◆建置自循環重力系統發電廠,躉售電能給台電國家電網台電20 年躉售契約。 

◆市場需求無限巨大,有電力需求的地方就有市場,尤其是國家電網無法到達的地方,需求特別急迫。

◆產品體積小、耐用,24小時保固保養維修。

◆國家電網躉售電價,自循環儲能系統發電廠2 年回本為基礎,公司會有超過 70%巨大獲利 。

先不要說這違反能量守恆定律的發電機(無中生有的產出能源)不可能存在了,醒醒吧!如果真的有這種不用電/不需燃料就能發電的好東西,他們自己發電賣給台電就好了,幹嘛給你發大財?這麼簡單與明顯的騙術,怎麼會有人信呢?

繼續閱讀:《http://vincentchen123.blogspot.com/2016/08/blog-post_5.html

2022年8月17日 星期三

能造成中國半導體產業實際損傷的14奈米以下製造設備全面禁止出口中國的限制措施來了!

才剛剛說美國禁止中國公司使用3奈米以下先進製程的美製EDA軟體及高能隙先進材料只是警告性質,那個能造成中國半導體產業實際損傷的14奈米以下製造設備全面禁止出口中國的限制措施就來了,這個傷害巨大,轉單效應也會很顯著。所以,這對台灣的晶圓製造代工廠是重大利多,尤其是那些以14與10奈米製程為主力產品的。
「美國晶片法拍板定案後,隨即對中國祭出3奈米以下EDA軟體等出口管制,傳出最新狠招是要求美國半導體設備巨擘,不准出口14奈米以下製程設備給中企。中媒財新踢爆,科林、KLA均透露收到美國政府通知,美國對中國技術出口管制範圍,將進一步擴大至生產14奈米以下晶片的代工廠,因很多晶片生產設備都是跨節點,此反制措施威力驚人,也相當於將半導體產業相關出口管制,從中芯國際等個別企業擴及到「整個中國」。
美國近期連續出拳重捶中國半導體產業,先是晶片法拍版定案,要求受補貼的企業若和中國等受關注的國外實體,有實質性半導體產能擴大的重要交易計劃,需向美國商務部部長通報,美國商務部部長在諮詢美國國防部部長和情報總監商量後,需90天內做出決定,要不要收回補貼。
接著將金剛石、氧化鎵(Ga2O3)兩種半導體材料、用於GAAFET架構的半導體EDA軟體、用於燃氣渦輪發動機的壓力增益燃燒技術加入到商業管制清單,對其出口進行管控。限制對中國出口用於3奈米以下先進晶片設計的EDA軟體,重擊中國IC設計產業。
最新傳出,白宮下令要求美國半導體設備商,不准出口14奈米以下製程設備給中企。中媒財新披露,半導體設備巨頭科林、KLA均透露收到了美國政府的通知,美國對中國技術出口管制範圍,將進一步擴大至生產14奈米以下晶片的代工廠。
科林執行長 Tim Archer在財報會上明確表示,上述出口管制措施主要針對代工廠,不包括對DRAM廠商的限制。目前,科林假定這個出口管制適用於中國所有14奈米以下的晶片生產活動。
由於科林的第1大市場是中國,占其總營收超過3成,泛林仍準備完全遵守美國政府的上述通知。財新直言,這項出口管制政策一旦全面落地,威力驚人。
中國市場調研機構芯謀研究總監王笑龍亦稱,中芯國際等晶片廠商已在美國的制裁實體清單上,美國若宣布這個新管制政策,相當於將管制從個別企業擴及到整個中國,在中國進行生產的相關機台都會受到影響。
他說,很多晶片的生產設備都是跨節點的,例如現在28奈米的新機台,基本上都能支持14奈米製程,若對14奈米機台進行管制,28奈米的機台恐受波及。而28奈米是當前應用廣泛的成熟製程,中芯國際近年來擴產了不少28奈米產線。
晶片行業分析師也指出,如果上述限制措施落實,將大大影響中國3D NAND晶片的生產。因為當前中國很多設備依賴海外,比如曝光機,在關鍵製程和流程上,尚不能完全替代科林的設備。
中國大成律師事務所專攻進出口管制的律師蔡開明則說,倘若前述14奈米以下晶片相關的出口管制政策成真,其機制與以往的制裁「實體清單」不同,將是美國對中國出口管制政策「全面調整」。」

2則

  • Vincent Chen
    總之,半導體製造是資本高度密集、技術高度密集、人才高度密集的三高產業,更是耗電耗水,本來在全球製造鏈的佈局,美國是放棄了,但現在連美國都要預計投資一兆美元,並獲得各國支援,包括台積電、三星、環球晶都在美國擴產,美國自己的Intel與Micron也擴產,才能在2035年重拾預計的25%半導體製造的市占率。中國才投了一兆人民幣,就想要超越美國,是不是太高估自己了?
  • 作者
    揚昇法律.專利事務所
    很多人對此EDA軟體有誤解,一次回答:
    「你需要加入各代工廠的發展環境,才能取用各種矽智財,使用裡面的各式EDA軟體所產出的設計方案才能獲得驗證,也才能順利上線生產。
    單單取得特定軟體的盜版,就像一個人只取得C電腦語言的編譯器,就說你能夠把Window作業系統與全套的Office程式自力寫出來一樣的只是吹牛皮而已。」
    另外,使用盜版,密碼或序號產生器、註冊機等,很容易引來病毒、木馬程式與勒索軟體,不要因小失大。
    還有,那些幸運用到真正原廠軟體的人,不要太高興,它們都會內建連線回原廠伺服器的功能,原廠其實都知道那些IP是在非法使用的,只是都在等著把豬養肥後再殺罷了。 

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拜登總統已經簽署了CHIPS法案,整個法案總額是2千5百多億美元,而且是給予廠商補貼與獎勵,可以帶動半導體業界超過1兆美元的在美投資總額。
「法案核心是520億美元的補貼與獎助計劃,以提振美國晶片製造產能為目標。其餘2000多億美元大多會流向更大範圍的科技研究,聚焦人工智慧等尖端領域。」

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美國預計要投資至少一兆美元才能重拾25%的半導體製造市占率。
中國只投資了一兆人民幣(大概1500億美元),是遠遠不夠的。
再加上美國對於技術、材料與設備輸出中國,已經做了嚴格限制,中國在這個情況下要突圍而出,其實是不可能任務,不過中國還是會硬著頭皮上的,一定會繼續砸錢下去這個大錢坑。
台灣在這個中美晶片大戰裡,是明顯獲利的一方,恭喜大家。
中美貿易戰?不!現在是晶片戰了!
美國政府再出招,商務部及工業安全局(BIS)15日發布技術出口管制,包括:可承受高溫電壓的第四代半導體材料氧化鎵和金剛石、用於 GAAFET 電晶體架構的EDA(Electronics Design Automation)軟體,以及用於火箭、高超音速系統渦輪發動機的壓力增益燃燒技術(Pressure-gain combustion,PGC)。
其中,市場高度關注 3奈米以下的EDA軟體禁令對中國的影響。
🖥 EDA:IC設計必要的軟體工具,電子設計師利用 EDA工具進行電路設計、佈線驗證及模擬等各種晶片設計必要的流程,EDA因其重要性,也被稱為「晶片之母」。
🖥 EDA產業現況:EDA由三家主要業者佔據近8成市場,包括 Synopsys、Cadence及Siemens EDA,而以中國來說,有3/4 的 EDA 軟體由國外業者包辦。
🖥 EDA技術管制影響:
📌 這次 EDA禁令主要針對 GAAFET電晶體架構,這項架構目前僅三星導入並用於3奈米製程量產,台積電則是要到 2025年才會導入 GAA架構用於 2奈米製程(台積電 3奈米仍使用 FinFET架構)。
📌 三星 3奈米GAA製程6月實現量產,但此一限制將使三星無法獲得中國3奈米客戶,對於已投資龐大資金的三星來說,打擊很大。
📌 台積電因預計量產的3奈米製程為FinFET架構,現有客戶包括中國客戶不受影響。
📌 中國IC設計業者無法透過三星3奈米技術生產先進製程晶片,且須與國際大廠爭搶台積電製程,長期可能會在AI、HPC、車用、航天、手機、國防等先進晶片領域與市場產生落後。
📌 市場認為台股與EDA、IP和設計服務的相關業者如晶心科(6533)、力旺(3529)、M31(6643)等可望受惠,但實際受益程度仍待觀察。
美國祭出「中國晶片包圍網」,布局包括:
💿晶片法案限制受補貼業者於中國投資28奈米以下製程技術
💿禁止14奈米以下晶片設備輸入中國
💿限制GAAFET電晶體架構相關EDA軟體輸入中國
💿與日本、韓國、台灣合組「Chip 4」聯盟
從影響層面來看,中國3奈米以下先進製程晶片設計受阻,14奈米以下晶片產能擴張受限,28奈米以下半導體新增產能受限。美國希望從技術跟產量雙管齊下,給予中國致命打擊,顯然這場以技術與國力主導的戰爭,中國已落入下風,而韓國因與中國合作關係與投資較深,也將受到打擊,另外設備業者也可能受到影響,但對台積電本身影響有限。
然而中國應該不會放棄與美國的對抗路線,勢必加速對國內半導體業者與技術開發的投資,這很可能會產生新一輪的業者洗牌,從整個半導體產業的發展來看,或許只是短期逆風,但長期的擴張應不至於受到影響。
相關報導連結整理在留言區。

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「據悉,EDA軟體的功能涵蓋IC設計、布線驗證和仿真等所有流程,是半導體設計中極為重要的關鍵,甚至稱為「晶片之母」,沒有EDA幾乎無法製造晶片。
大陸CAD軟體負責人透露,假使設計一款5奈米晶片產品,使用全球頂尖的EDA軟體,成本大約4千萬美元,但若沒有EDA軟體支援,成本暴增至77億美元,兩者相差近200倍。
一旦美國斷供EDA,大陸晶片產業鏈將承受巨大壓力。IC Insights和大陸海關數據顯示,2020年,大陸晶片市場的需求規模高達1434億美元;其中,大陸本地所有晶片製造商能夠供給的產能價值只有227億美元,自給率只有15.9%。如果剔除外資晶片廠,僅統計大陸企業,2020年產能價值約83億美元,自給率低到只有5.9%。
報導指出,在美方打壓之下,大陸並不是沒有機會。產業觀察家認為,從長期發展來看,美國持續保持優勢並不容易,因為半導體業需要大量人才、勞動力、能源以及物流等因素支撐,但在這些領域,美國缺口仍相當大。
此外,大陸是全球最大的晶片市場,各半導體廠在大陸能賺到錢,美國想要奪回產業主導權,並不是一件容易的事。
一項研究指出,美國想在自己國家建立從上游至下游的完整產業鏈,前期投資至少需要1兆美元,而拜登政府剛通過527億美元晶片法案,對於整個晶片產業鏈來說,只是杯水車薪。」

EDA斷供> 5nm晶片成本 將暴增近200倍

設計一款5奈米晶片產品,使用全球頂尖的EDA軟體,成本大約4千萬美元,但若沒有EDA軟體支援,成本暴增至77億美元,兩者相差近200倍。顯見沒有美系EDA軟體支援,對中國IC設計業的成本衝擊確實相當大。
《北京商報》指出,美國EDA斷供就是想讓大陸沒有軟體設計3奈米及以下的先進晶片,設計卡死在5奈米,製造卡死在7奈米,最終拉開中美在高速運算、AI等方面的距離。