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慶祝第10億個7納米芯片誕生:為何規模如此重要

臺積公司在今年7月份創下了一個傲人的里程碑–我們采用7納米(7nm)工藝生產出第10億顆的良好裸晶(good die);用通俗的語言來說,這代表我們生產了10億個功能完備且無缺陷的7納米芯片。

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對于2018年4月才進入量產的工藝技術而言,這是一項了不起的成就。從那時起,我們已經以7納米(7nm)工藝為數十家客戶的100多種產品制造芯片,產出的芯片面積足以覆蓋約30個鳥巢(國家體育場),而每個芯片當中有超過10億個晶體管,真正達到百萬兆等級,或者是超過10的18次方(one quintillion)個7納米晶體管。

臺積公司大規模且有效率的制造技術不僅意味著能夠快速生產大量芯片,其對于提高質量和可靠性也至關重要,而生產中獲得的學習經驗則可以促進工藝技術更上一層樓。

熟能生巧

我們7納米工藝大量生產的速度比臺積公司之前任何的工藝都快。與任何其他技能一樣,芯片的生產同樣也是熟能生巧。生產的芯片越多,學到的就越多,例如,哪里可能發生缺陷,新材料或設備在哪里可能會導致始料未及的結果,而你也會有更多的機會來學習解決這些問題并優化工藝。作為首家量產7納米工藝技術的專業集成電路制造服務廠商,臺積公司比其他任何半導體制造商擁有更多的時間和晶圓來提高我們的質量和良率。臺積公司在我們的設備中部署了大量的傳感器,以確保能夠收集到每一個有用的數據,并且我們使用人工智能和機器學習將這些數據轉化為知識和情報,以改善我們的工藝,不浪累任何一個學習的機會。

良好的質量和可靠性不僅可以滿足客戶的需求,還可以開拓市場和新的機會。我們的汽車客戶一直以來都對質量有最高的要求,因為安全是他們的第一要務。他們現在也要求采用先進工藝來支持先進駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛所需的復雜運算。這兩項需求不容易達到平衡 - 先進工藝本質上始終是新的工藝技術,但是要達到汽車等級的質量需要時間和經驗。受惠于我們在7納米制造規模上積累的經驗和學習,我們能夠與質量和可靠性部門的同事合作,在2019年將嚴格的汽車質量系統部署至7納米工藝之中,成功地幫助我們的汽車客戶取得臺積公司當時最先進的工藝技術。

穩固的創新基礎

大量生產所帶來的經驗和學習不僅可以解決問題和提高質量,同時還推動工藝的進一步發展。在7納米時代,臺積公司導入了業界期待多年的極紫外光(EUV)微影技術。極紫外光的較小波長使我們能夠更輕松地將先進工藝設計的納米級功能曝光出來。另一方面,產生極紫外光要困難得多–它需要用強大的鐳射光源脈沖擊中錫的細小液滴,將其轉變成電漿,然后發出所需波長的光。作為第一家將EUV應用于7納米工藝并達到商業化量產的晶圓廠,我們積累的經驗使我們在今年能夠透過臺積公司目前最先進的5納米工藝達到量產,再次領先整個半導體產業。

我們在7納米工藝取得的成功并沒有讓我們停下在此工藝家族持續創新的腳步。我們將7納米工藝延伸到了新的家族成員-N6工藝。N6工藝現已進入量產階段,使用EUV代替傳統的浸潤式。臺積公司的N6技術提供了一種新的標準單元,邏輯密度提高了近20%,其設計法則與N7工藝完全兼容,并為我們客戶7納米進階版設計提供了極佳的成本效益選擇。

先進工藝的蓬勃需求

對于臺積公司而言,7納米工藝技術的推出代表了一個的重要時刻,成為歷史上首次能將最先進的邏輯工藝作為開放平臺提供給半導體產業的所有設計人員。如今,在生產出10億個良好裸晶之后,我們可以看到各種不同應用類型的芯片設計人員都迫不及待地要運用這項最先進的技術。

過去的情況并非總是如此。過往只有少數幾個應用要求采用最先進的技術,例如PC處理器、繪圖處理器和FPGA。智能型手機的推出帶動了更多的需求,因為它將最先進的芯片放入了數億消費者的口袋,但是現在隨著云端運算和人工智能的興起,這類的應用比以往任何時候都還要更多。臺積公司的7納米工藝技術不僅適用于PC、平板計算機和智能型手機,還適用于數據中心和汽車當中,并且能為AI執行復雜的訓練和推理。隨著5G基礎建設的部署帶來可以快速傳送大量數據的穩定網絡,對處理這些數據的先進芯片需求只會越來越大。我非常期待看到創新者在未來所創建的新應用。

因此,對于臺積公司而言,這就是10億個良好裸晶的含義:它代表著我們工藝的精益求精、創新的穩固基礎、以及對先進工藝的健全與蓬勃需求。我們也期待看到更多激動人心的創新。

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