麒麟990系列揭秘:突破物理极限的第二代7nm工艺

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2019年柏林国际消费电子展(IFA2019)可是我在今天于德国柏林开幕,正如亲戚亲戚朋友所期待的那样,华为今天在IFA2019上召开了新品发布会,推出了自家麒麟芯片的最新产品麒麟990和麒麟990 5G。其中,全球首款旗舰5G SoC——麒麟990 5G和麒麟990的大部分规格是一致的,除了是算是支持5G外,两者那末微小区别。

▲华为消费者业务CEO余承东发布华为麒麟990系列

重新回顾一下麒麟990系列芯片的基本规格,我就发现麒麟990 5G第一项比较重要的技术看点可是我采用了新一代7nm+ EUV极紫外光刻技术的制程工艺。的确,对于一款芯片而言,它制程工艺往往是发烧友们最先关注的。那末麒麟990 5G采用的7nm+工艺节点究竟是哪些意思?这里所谓的EUV极紫外光刻技术又是何如的呢?IT之家小编在这里不妨为亲戚亲戚朋友做有些完整的解读。

相信亲戚亲戚朋友还记得,去年发布的麒麟9200是全球首款采用7nm制程工艺的移动芯片,可是我7nm成为旗舰移动芯片的标配。但实在亲戚亲戚朋友现在在手机上可是我使用的7nm芯片全是可是我完整的7nm工艺,可是我说并那末完整释放出7nm的优势,可是我被称为第一代7nm工艺,而7nm+则是第二代7nm工艺。

今年5月,7nm+工艺量产的消息就可是我被回应,这是移动出理 器第一次量产EUV极紫外光刻技术,在业界领先Intel、三星。

显然,华为麒麟990 5G是第一批采用7nm+制程工艺手机芯片SoC。那末你是什么7nm+工艺到底原困 分析哪些呢?它和第一代7nm制程工艺哪些区别呢?

首先亲戚亲戚朋友要对7nm你是什么制程工艺节点的困难度有有有一一兩个了解。

亲戚亲戚朋友知道,芯片是由海量的晶体管构成的,晶体管也是芯片最基本的层级,每个晶体管的通导和截断代表着0和1,千万甚至上亿个晶体管代表着千万甚至上亿个0或1,也可是我芯片运算的基本原理。每个晶体管是非常小的,亲戚亲戚朋友还是将那张经典的晶体管形态图为亲戚亲戚朋友展示一下:

上图的晶体管形态中,“Gate(栅极)”可不不能看作是“闸”,主要负责控制两端Source(源极)和Drain(漏级)的通断,电流从源极流入漏极,而这时的栅极的深层决定了电流通过时的损耗,表现出来可是我发热和功耗,深层越窄,功耗越低。而栅极的深层(栅长),可是我XX nm工艺中的数值。

对于芯片制造商而言,自然是力求栅极深层越窄越好,不过当深层逼近20nm时,栅极对电流控制能力急剧下降,漏电率相应提高,对生产工艺的难度要求也上了有有一一兩个台阶,不过如你我所知,你是什么大问题可是我被出理 了,这里不展开。而当工艺继续微缩,难度则会进一步加大,亲戚亲戚朋友发现原本的出理 方案又撑不住了,那末另寻他招。可是我在10nm你是什么节点初期,芯片厂商们也是一度难产的。

而当晶体管尺寸工艺进一步缩小,小于10nm时,则会产生量子效应,也可是我亲戚亲戚朋友所说的逼近物理极限,晶体管的形态将变得难以控制,这以前对于芯片的制造生产难度显然指数级增长,不仅是技术上的难度,更不能 海量的资金投入。综上,7nm你是什么节点上,制造工艺难度可想而知,可是我它的发展不能 有有有一一兩个循序渐进的过程。

那末具体到7nm到7nm+这两代工艺上,到底提升在哪里呢?

从底下的介绍中亲戚亲戚朋友知道,随着芯片工艺制程的不断推进,芯片制造的难度也是成倍地增加。具体到芯片制造的过程,有有有一一兩个最重要的工序,是显影和蚀刻,它的原理是:

让光线通过蕴藏集成电路图的掩膜(也叫光罩)投射到涂有光刻胶的晶圆上,形成已曝光和未曝光的“图案”,可是我通过光刻机蚀刻掉已曝光的部分。

▲图片来自台积电官方视频

这里可是我形象的解释,实际过程极度冗杂的,但亲戚亲戚朋友不能 知道的是,你是什么过程中光源的选着非常重要。选着光源实在是选着光的波长,波长越短,可曝光的实际尺寸就越小,原本不能满足工艺制程不断精密化的要求。

在此以前最先进的是深紫外光刻(DUV),深紫外光也是并全是准分子激光,包括KrF准分子激光,波长248 nm,,还有ArF准分子激光,波长193 nm。而比DUV更先进的是EUV,也可是我极紫外光。

极紫外光刻的波长可达13.5nm,你是什么跃进是非常明显的,显然更适合7nm芯片的制造过程,可不不能很大提高晶体管的密度,并降低功耗。IT之家通过华为处了解到,麒麟990的芯片整体面积相比9200基本那末变化,但蕴藏的晶体管数量却得到了大幅提升,达到惊人的103亿个晶体管,这也是第有有一一兩个超过200亿个晶体管的芯片。这肩上,显然和7nm+制程工艺的采用直接相关。晶体管数量的提升,原困 分析芯片出理 能力的提升,相比于传统的7nm工艺,麒麟990系列的晶体管密度提升了18%,能效则提升了10%,AI运算将更耗油。

这里不能 说明的是,突破DUV技术实在全是可是我那末EUV并全是出理 方案,行业里有些企业也曾尝试过有些方案,但最后的效果全是好,最后那末光刻机巨头ASML采用的EUV光刻机笑到最后。

▲华为Fellow艾伟演讲

另外可是我生产7nm芯片也并全是那末EUV可不不能,可是我EUV光刻优势更明显,DUV实在也可不不能用于生产7nm芯片,去年第一代7nm芯片采用的就还是DUV光刻技术。

▲使用EUV和DUV的ArF光刻图像细节对比,EUV的优势非常明显

可是我,采用EUV极紫外光刻也是第二代7nm工艺区别于第一代的关键,只不过你是什么技术难度很大,有可是我难点不能 出理 ,你是什么EUV光刻机的光数率那末2%左右。且有源功率仅2200W,无法满足高效刻蚀晶圆的目的,另外空气分子也会对EUV光线有干扰,可是我进行EUV光刻不能 求真空环境等等。IT之家小编从华为处了解到,为了出理 7nm+工艺的量产,华为投入了血块工艺专家进行研发,有超过20000次的验证以及血块的实验,其中的重点显然也是出理 EUV光刻技术应用的难点。

当然,结果亲戚亲戚朋友可是我知道了,7nm+制程工艺成功量产,麒麟990也第一时间用上了你是什么先进工艺——注意,这里是商用,在即将于9月19日发布的华为Mate 200系列手机中,亲戚亲戚朋友将真真切切地看完搭载7nm+工艺的麒麟990芯片的真实表现,IT之家小编对此也是非常期待的。

毫无大问题,随着麒麟990 5G芯片的发布,7nm+制程工艺也会像去年麒麟9200引领的7nm工艺一样,成为移动端旗舰芯片的主流制程技术标准。而在这肩上,IT之家更在意的,是华为真正将7nm你是什么制程节点向前推动了一大步,对于半导体产业以及移动终端行业的发展,显然也具有重要的意义。

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