EUV光刻機(jī)產(chǎn)能如何？中科院5nm光刻技術(shù)和ASML光刻機(jī)相比有何區(qū)別？

芯片揭秘主講人謝志峰

幻實(shí)說

繼上期答疑專期后，我們陸陸續(xù)續(xù)又收到了不少粉絲們的提問，本期芯片揭秘主講人謝志峰博士將挑選幾個(gè)問題為大家解答。

以下內(nèi)容由對(duì)話音頻整理

本期話題

● EUV光刻機(jī)產(chǎn)能如何？

● 晶圓為什么是圓的？

● 不同制程的芯片之間有何區(qū)別？

● 什么是邏輯芯片，邏輯芯片又包括哪些？

● 專用芯片與通用芯片

● 中科院5nm光刻技術(shù)與ASML光刻機(jī)有何區(qū)別？

1、EUV光刻機(jī)產(chǎn)能如何？

大飛_6g（聽友）

請(qǐng)問謝博士，EUV光刻機(jī)的產(chǎn)能是怎樣的？比如用最先進(jìn)的光刻機(jī)，滿負(fù)荷生產(chǎn)手機(jī)芯片麒麟990，每天能產(chǎn)多少片？中芯國(guó)際有多少臺(tái)投入生產(chǎn)的光刻機(jī)？是1臺(tái)、5臺(tái)還是10臺(tái)呢？謝謝
謝志峰（主講人）這位聽友很專業(yè)，但是有些細(xì)節(jié)可能問的不夠準(zhǔn)確。首先，EUV光刻機(jī)以波長(zhǎng)為10-14nm的極紫外光作為光源，是目前世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)，通常只用在集成電路最先進(jìn)的光刻工序中，在多數(shù)情況下，193光刻機(jī)就能夠滿足一般的光刻需求。
 光刻機(jī)的產(chǎn)能通常以月來(lái)計(jì)算，大約一個(gè)月能夠產(chǎn)出2000片12寸的硅片。中芯國(guó)際目前有很多在廠光刻機(jī)，不是5臺(tái)，不是10臺(tái)，應(yīng)該是100臺(tái)左右。

ASML光刻機(jī)內(nèi)部簡(jiǎn)圖（圖源：百度百科）

 晶圓為什么是圓的？
 

太陽(yáng)曬西瓜（聽友）

謝老師，請(qǐng)問為什么晶圓是圓的而不是方的呢？

謝志峰（主講人）

晶圓的原始材料是硅，是一種晶體材料。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，從而形成了圓柱形的單晶硅。單晶直拉法工藝中的旋轉(zhuǎn)提拉決定了硅錠的圓柱型，所以在進(jìn)行切割后大多也都是圓形，圓形的硅片在晶圓生產(chǎn)的設(shè)備中更加容易處理，如果一定要切成方形將會(huì)造成材料浪費(fèi)。

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不同制程的芯片之間有何區(qū)別？

tsms精益六西格瑪（聽友）
14nm技術(shù)達(dá)到7nm技術(shù)一樣的性能，芯片的體積會(huì)增大多少？我們有必要繼續(xù)緊跟摩爾定律嗎？
謝志峰（主講人）技術(shù)的迭代不僅表現(xiàn)在體積的縮小，還有其他一些標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)你工藝做小了以后，它的性能會(huì)更好、集成度會(huì)更高、功耗也會(huì)減少。
每一代技術(shù)的更迭通常會(huì)帶來(lái)長(zhǎng)度上30%的縮減。比如這一代是14nm，下一代的長(zhǎng)度會(huì)在14nm基礎(chǔ)上乘0.7，也就是10nm左右，10nm的下一代就會(huì)變成7nm，以此類推。
14nm到10nm是一代，10nm到7nm又是一代，所以使用14nm技術(shù)想要達(dá)到與7nm技術(shù)一樣的性能，芯片尺寸將增大4倍。
可能有人會(huì)覺得體積增大4倍也能接受，其實(shí)不然。7nm芯片只有14nm芯片體積的1/4，它的制造成本和功耗都會(huì)降低，另外當(dāng)芯片做小時(shí)，性能也會(huì)提升，所以我們是非常有必要繼續(xù)往下走的。

TSMC 10nm與7nm工藝對(duì)比

（圖源：維基百科）

什么是邏輯芯片？
龍寒lyzs（聽友）
謝老師，您認(rèn)為什么是邏輯芯片？邏輯芯片又包含哪些呢？
謝志峰（主講人）所有能夠?qū)崿F(xiàn)功能的芯片都是邏輯芯片，只是單純存儲(chǔ)數(shù)值的芯片是存儲(chǔ)芯片。邏輯芯片無(wú)處不在，包括CPU、GPU、MCU等等。

我再舉一些例子，Intel的CPU，Nvdia的 GPU屬于邏輯芯片；三星的Dram，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的NAND FLASH等屬于存儲(chǔ)芯片。單純的邏輯芯片不能獨(dú)立使用，需要與存儲(chǔ)芯片配套。

文中例舉的一些芯片產(chǎn)品

（圖源：百度百科）

專用芯片與通用芯片

RockyMa5939（聽友）AI既然可以用軟件的方法實(shí)現(xiàn)，為什么還要研發(fā)AI芯片呢？
謝志峰（主講人）所有的軟件都必須要在硬件上實(shí)現(xiàn)，目前，AI確實(shí)可以通過人們的電腦或者手機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但電腦、手機(jī)里都有芯片，AI功能的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是通過這些設(shè)備中的通用芯片實(shí)現(xiàn)的。無(wú)論是Intel的處理器或者華為麒麟處理器，它們都是標(biāo)準(zhǔn)的硬件，CPU屬于通用計(jì)算單元，暴力運(yùn)行某種算法并非其特長(zhǎng)，例如CPU挖礦的效率就遠(yuǎn)比不上專門為HASH算法特制的ASIC礦機(jī)芯片。
為什么要研發(fā)AI芯片呢？AI芯片屬于專用芯片，專用芯片是為了滿足特定用戶或特定電子系統(tǒng)的制作需求。AI是依賴特定的神經(jīng)算法實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)任務(wù)交給普通的CPU來(lái)做，效率比較低下。當(dāng)硬件中的專用芯片只做AI相關(guān)的計(jì)算時(shí)，它的性能可能有千倍萬(wàn)倍的提高。

中科院的5nm光刻技術(shù)

和ASML的5nm光刻機(jī)有什么區(qū)別？

漫步在奇點(diǎn)（聽友）請(qǐng)問中科院的5nm光刻技術(shù)，和ASML的5nm光刻機(jī)有什么不同？
謝志峰（主講人）ASML 5nm光刻機(jī)已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，它是一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。而中國(guó)科學(xué)院研究出來(lái)的是一種激光直寫技術(shù)，雖然實(shí)現(xiàn)了納米狹縫電極陣列結(jié)構(gòu)的規(guī)模生產(chǎn)，但這并非是集成電路，也不是一個(gè)可以制造生產(chǎn)的產(chǎn)品，它只是一種技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)想要真正做成產(chǎn)品還需要很多年的努力，包括需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的低成本、高速度等，這些都有待我們繼續(xù)攻克。

2019年ASML各類光刻機(jī)銷量及收入結(jié)構(gòu)對(duì)比

（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

幻實(shí)說

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