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芯片|芯片巨头进入3nm竞赛：良率与制程到底谁更重要？( 二 )


此前半导体材料厂商Entegris（应特格）执行副总裁及首席运营官Todd Edlund曾在接受媒体采访时表示 ， 对于3D NAND晶圆厂而言 ， 1%的良率提高可能意味着每年1.1亿美元的净利润；而对于尖端的逻辑晶圆厂而言 ， 1%的良率提升意味着1.5亿美元的净利润 。
比研发先进制程更实际有效 ， 摩尔定律的另一种延续
之所以说提升芯片良率与制程开发同等重要 ， 除了提升良率是芯片从实验室阶段到量产的必经之路以及芯片良率与整体成本密切相关之外 ， 从经济角度上讲 ， 提升芯片良率可以视为摩尔定律的另一种延续 。
摩尔定律最早由英特尔创始人之一戈登摩尔在1965年提出 ， 集成电路上可容纳的晶体管的数目每隔两年便会增加一倍 。之后在众多专业人士的集思广益下得以延伸 ， 两年缩短为18个月 ， 晶体管数目的增加一倍也意味着微处理器性能提升一倍或价格下降一半 。虽然一直以来被业界奉为圭臬 ， 但追根到底 ， 摩尔定律并非自然科学定律 ， 而是摩尔的经验之谈 ， 是集成电路领域的经济定律 。
“摩尔定律具有高度抽象性 ， 包含一些经济成本方面的考虑 ， 整个业界不同的阶段也都会去做一些成本的核算和控制 ， 每个细分环节和领域都会有类似的评估以及一些指导性工作 。”王健说 。
正在推动摩尔定律向前发展的 ， 实际上是用更低的成本做出更好的产品 。摩尔定律发展至今 ， 无论是技术上还是资本上都已经举步维艰 ， IBS的数据显示 ， 开发3nm芯片设计成本高达5.9亿美元 ， 5nm器件的成本达4.16亿美元 。因此衍生出超越摩尔定律（More than Moore） ， 不再只局限于晶体管微缩 ， 更优化的电路设计、系统算法以及异构集成都被纳入其中 。按照这一逻辑 ， 在非最先进制程上进一步提升芯片良率也可以被视为摩尔定律的延伸 。
芯片|芯片巨头进入3nm竞赛：良率与制程到底谁更重要？
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2005年 ， ITRS首次引入“More than Moore”（MtM）和“More Moore”（MM） ， 图片源自IEEEE IRDS社区
王健告诉雷锋网 ， 传统上业界习惯用PPA的方式去评估芯片设计上做出的一些决定 ， 但大概在近20年左右的时间里 ， 大家开始发现PPA无法非常全面地衡量芯片设计上一些决定以及最终对产品的影响 ， 随之加入了一些其他标准 ， 包括成本（C）、产品导入市场的时间（T） ， 以及产品的可靠性（R） ， 这些标准与良率直接相关 。
值得注意的是 ， 将其视为摩尔定律延伸的前提是：芯片良率多少并不直接决定晶圆厂是否进入到下一代工艺的研发 。“新工艺的开发不是建立在前一工艺良率稳定的基础上 ， 研发团队一直在挑战制程极限 ， ”陈一说到 。这也就是为什么芯片大厂在公布技术路线图时 ， 往往出现同时研发多个工艺节点的情况 。
如果进一步比较提升芯片良率与研发下一代制程哪一种路径性价比更高 ， 李海俊认为前者更加实际有效 ， “除了手机电脑芯片 ， 大部分智能应用场景所需的芯片可能连28nm的工艺都用不到 ， 从性价比看根本不需要5nm以下的芯片 ， 也就不需要花费动辄上亿美金开发先进制程 ， 还有可能花了很多钱之后 ， 做出来的概率依然很低 ， 这是一个听起来让人绝望的怪路径 ， 所以提高芯片良率更为实际有效 ， 目前大部分学者也赞同这一方向 ， 认为其符合内循环的政策引导 。”
既然研发先进制程从经济上讲怪路径 ， 为何芯片巨头们还在咬牙坚持 ， 李海俊进一步解释 ， “站在产业链发展和国家利益来说 ， 先进制程研发的步伐一刻不能停 ， 半导体是赢家通吃的局面 ， 落后只有死路一条 。这事关市场和地位争夺、国家安全和民生安全 ， 虽然是充满挑战的怪路径 ， 但催人振奋 。”
一场芯片厂商终身的自我较量
如果将先进制程的研发视为芯片巨头们之间的竞争 ， 那么提高芯片良率则可以视为芯片厂商的自我竞赛 ， 一方面是因为良率作为芯片厂商的最高机密数据十分敏感 ， 不会像公布工艺节点那样公布自家真实良率情况 ， 另一方面是影响良率的因素众多 ， 很难有一个准确的数值与竞争对手进行比较 ， 而芯片厂商始终致力于能够在短时间内就向客户交付安全正常的芯片 ， 提升良率需要争分夺秒 。


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