江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

芯片|芯片巨头进入3nm竞赛：良率与制程到底谁更重要？

五月初 ， IBM宣布2nm工艺制程取得重大技术突破引发一番热议 ， 提醒业界5nm处理器已经大规模市场化 ， 芯片巨头们也已进入下一轮制程竞赛：三星披露其即将推出的3nm工艺将基于下一代晶体管类型全栅极（GAA）FET ， 台积电也计划将FinFET扩展到3nm ， 然后到2024年左右迁移到2nm的纳米片FET 。
一直以来 ， 芯片巨头都将先进制程作为竞争的目标 ， 一方面是将摩尔定律奉为圭臬 ， 力争做到功耗、性能和面积（PPA）的平衡 ， 另一方面随着节点命名规则的混淆 ， 先进制程逐渐演变为厂商的营销策略 。但更先进的制程长期以来代表着技术的领先性 ， 以及更高的性能和更低的功耗 ， 因此格外受到外界关注 。
事实上 ， 先进制程对芯片巨头而言固然重要 ， 但并非唯一重要的评判标准 ， 正如IBM 2nm距离真正量产还需大约两年时间 ， 与先进制程的研发同等重要的 ， 还有芯片良率 。
1%的良率意味1.5亿美元净利润 ， 芯片顺利量产的必经之路
一般而言 ， 新节点诞生的完整过程 ， 需要经过前期研发和后期工厂验证 ， 在风险试产的过程中逐渐提升良率 ， 达到一定标准后才能正式量产 ， 进入市场 。
 “通常而言良率要达到85%以上才能顺利量产 ， 低良率不仅意味着亏损 ， 也代表劣质低效 ， 即便是最终被应用了 ， 也可能出现异常 ， 会给使用者带来不好的体验 ， 所以良率是一个非常严肃的问题 。”聚焦晶圆制造良率问题的中国企业众壹云的创始人之一、战略咨询专家李海俊告诉雷锋网 。
不过 ， 85%的良率并不是一个标准的参考线 。半导体行业资深人士陈一（化名）向雷锋表示 ， 工厂一般有大致达标的良率供参考 ， 对于一定达到什么数值才能算真正进入量产 ， 每个公司认定标准不同 ， 除了良率 ， 还要看良率的一致性 。
专注帮助芯片设计公司以及晶圆制造厂改善良率的普迪飞半导体公司资深技术总监王健也向雷锋网(公众号：雷锋网)表示 ， 不同的公司、不同的产品与设计不尽相同 ， 没有放之四海而皆准的统一标准 。“一般而言 ， 手机等消费级产品量大 ， 良率更高 ， 汽车、航空等芯片产品其类制造流程中会做一些特定的改进 ， 复杂的制造流程加上更加严格的指标和要求 ， 导致其最终良率会比消费类低 ， 售价也相应高一些 。”王健补充到 。
需要注意的是 ， 虽然较低的芯片良率有可能会影响到最终的成品情况 ， 但芯片良率与产品合格率有所区别 。“芯片制造过程中会引入各种各样的不确定因素 ， 流程缺陷、环境中的颗粒物、工艺的波动 ， 最终生产出来的产品会有一些不确定性 ， 最终的产品不满足这些指标就没办法正常交付 ， 正常产品的占比就是良率 。”王健说 。
陈一对产品合格率加以解释 ， “我所理解的产品合格率 ， 是一个质量概念 ， 即卖出去的良品失效的比例 ， 这是对封装工厂的重要考核指标 ， 主要取决于工厂的技术和管理水平 。”
也就是说 ， 如果按芯片制造流程来分 ， 芯片设计和制造决定良率 ， 封装测试决定产品最终的合格率 。雷锋网了解到 ， 芯片总良率是wafer良率、Die良率和封测良率的总乘积 ， 影响芯片良率的因素复杂多样 ， 一般而言设计越复杂、工艺步骤越多、制程偏移率越大 ， 芯片良率越低 ， 此外 ， 环境污染也会对良率造成一定的影响 。
对于芯片企业来说 ， 芯片良率直接反应了所投放的芯片里可出售比例 ， 因此也直接影响芯片制造成本 。“从评估整个成本的角度来讲 ， 良率是一个非常重要的指标 ， 直接来说 ， 良率直接影响到最终的实际成本 ， 良率越高 ， 最终实际分摊到每一颗正常芯片上的成本就越低 。”王健说 。
芯片|芯片巨头进入3nm竞赛：良率与制程到底谁更重要？
文章图片
良率对芯片成本的影响 ， 图片源自伯克利大学论文


推荐阅读


上一篇：小米10至尊纪念版|男子恶意差评小米10至尊纪念版 判决来了：赔偿3万、登报道歉

下一篇：NVIDIA|NVIDIA RTX 3070 Ti图赏：熟悉的外观 更亲民的价格