随着半导体技术的不断发展,人们逐渐意识到,自28纳米节点之后,所谓的芯片工艺进步已经不再是单纯的尺寸缩小,而是更多地体现在等效工艺的提升上。
在过去,晶圆厂的工艺数字,如28纳米、40纳米或65纳米,直接对应着芯片中的栅极宽度,这是衡量工艺水平的一个明确指标。然而,随着栅极宽度的缩小达到物理极限,工艺数字开始变得模糊。
为了继续在工艺上取得进步,晶圆厂开始采用等效工艺的概念。尽管工艺数字可能仍为28纳米,但通过改进芯片结构等手段,晶圆厂能够实现功耗降低20%或性能提升20%等显著进步,这样的工艺便被视为新一代工艺,如20纳米或14纳米。
这种等效工艺的发展,背后有着深刻的市场营销动机。晶圆厂希望通过不断推出数字更小的新工艺,来激发芯片厂商和消费者的购买欲望。毕竟,在大多数人的认知中,工艺数字越小,芯片的性能就越强。
而晶圆厂也因此获得了更高的利润。先进的工艺意味着更高的价格,晶圆厂通过不断推动工艺进步,实现了毛利率的显著提升。以台积电为例,其毛利率已超过50%,远超一般芯片企业。
然而,随着工艺数字的不断缩小,晶圆厂面临着越来越高的研发和建厂成本。这导致新一代工艺的价格不断攀升,如3纳米芯片的价格已经高达2万美元每片,而即将到来的2纳米芯片价格更是可能涨至3万美元。
面对高昂的价格,芯片厂商开始重新审视新工艺的性价比。据称,苹果、高通、英伟达和联发科等厂商在2025年都有可能不采用2纳米芯片,而是选择继续使用性价比更高的第三代3纳米工艺(N3P)。这些厂商认为,尽管2纳米工艺在性能和功耗上有所提升,但相对于其高昂的价格来说,并不划算。
随着工艺的不断进步,未来的芯片工艺数字将越来越小,如1.4纳米、1纳米甚至0.7纳米等。然而,这样的工艺是否真的有必要?又有多少芯片需要用到如此先进的工艺?这些问题引发了业界的广泛讨论。
有观点认为,晶圆厂和芯片设备厂通过不断推动工艺进步,实际上是在迫使芯片厂商跟随其步伐,花费巨额资金来购买新一代工艺。这种做法是否真的有利于整个半导体行业的发展?或许值得我们深思。