早在16年,昆仑400落地后不久,极光和星光,便推动中芯,基于星光下一代旗舰芯片,昆仑500,启动了N+1工艺的研发工作。
直接跳过10nm,对标台积电7nm制程!
17年下半年,梁猛松教授带队加盟中芯国际,华威海思团队,也加入了联合研发小组,大幅加快了研发进展。
时至今日,团队终于完成流片!
用时仅一鲲年!
对比而言,台积电用了3年。
三星更是用了5年!
这背后,全面适配中芯工艺的“极光EDA”,以及极光云提供的高性能算力,起到了至关重要的加速作用。
更为喜人的是,流片测试报告显示,中芯N+1工艺的多项核心工艺指标,皆比洛川预想中出色不少。
中芯第三代FinFET工艺,代号“N+1”,等效台积电7nm工艺。
这里的“等效”,指的是“等效性能”,而非严格意义上的相同制程。
没办法。
中芯拿不到EUV光刻机,只能在14nm FinFET基础上,依靠DUV多重曝光技术,实现制程微缩。
其所运用的核心技术为,“ASQP四重曝光技术”。
简单来说,就是通过四次DUV曝光和蚀刻,将鳍片间距从14nm的48nm,压缩至24nm!
栅极间距优化至42nm!
最终图形密度,达到原始光刻的4倍!
分辨率也从原始的28nm级,提升至7nm级!
再结合鳍片高度、栅极材质与堆叠结构的协同优化,中芯N+1工艺的晶体管密度,提升至惊人的108MTr/mm²!
优于台积电初代N7工艺的96~100MTr/mm²!
稍逊于台积电最新的N7+工艺,与三星7LPP工艺大致相当!
性能方面,中芯N+1工艺,较前代14nm FinFET Pro工艺,提升28%!
同性能下,功耗降低57%!
虽与台积电N7+工艺相比,仍有10%左右的性能差距,但却已完全不逊色于三星7LPP工艺!
甚至在能效比方面还略胜一筹!
至于其他几项核心参数,如SRAM单元尺寸、RC延迟、关键路径信号传输速度等等,中芯N+1工艺也表现得非常出色。
当然,问题也不是没有。
最核心的难点,便在于良率和产能。
从14nm到7nm的“制程跳跃”,导致中芯N+1工艺,初始良率仅有30%左右。
远低于三星和台积电,85%~95%区间的良率。
并且,由于多重曝光技术,使掩膜板数量增加4倍,光刻步骤增加3倍,成本上升50%!
即便中芯摆脱了对EUV设备依赖,设备投入比台积电7nm EUV工艺,降低60%,单片制造成本降低30%。
但依旧难以覆盖,良率爬坡期的废品损耗成本,以及掩膜版制造成本的大幅提升。
不过也无所刁谓就是了~
还是那句话——有没有才是最重要的!
只要实现了技术突破,后面的事儿,闭着眼睛莽就完了~
值得一提的是,随着中芯此次技术大跃进,参与联合研发的一众上游设备材料商,也同样取得了不菲的成果。
比如刻蚀设备。
中微半导体的14nm刻蚀机,已经完成N+1工艺验证。
刻蚀进度达2nm级,性能达国际同类产品90%!