晶體管的功率降低芯片總功耗
發(fā)布時間:2020/8/1 15:34:24 訪問次數(shù):780
RT314012芯片的整個流程之中,設(shè)計、制造、封測是三塊分得較開的業(yè)務(wù),絕大部分企業(yè)均只從事于其中某一項,很少有企業(yè)能夠全程參與。而在這三個環(huán)節(jié)之中,制造是公認(rèn)最難的,封測是最容易的,而芯片設(shè)計處于中間。所以對于中國大陸來講,芯片制造也是相對較為落后的,相比于國際頂尖水平,落后了大約5年左右。前十名分別是:臺積電、三星、格芯、聯(lián)電、中芯國際、高塔半導(dǎo)體、力積電、世界先進(jìn)、華虹半導(dǎo)體、東部高科。
中芯國際此次募資額將達(dá)462.98億元,該規(guī)模將創(chuàng)造科創(chuàng)板募資最高紀(jì)錄,在A股IPO歷史融資額中也可排至第7位,位居工商銀行之后,中國平安之前。
但就是這樣一家專注于芯片制造的企業(yè),其目前的技術(shù)水平也就是量產(chǎn)14nm芯片,與頂尖的芯片制造企業(yè)差距甚大。
全球主要芯片代工廠工藝水平
其實放眼全球,整個芯片制造行業(yè),目前能提供7nm及以下先進(jìn)制程工藝的企業(yè)僅有臺積電、三星和英特爾。根據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示,三星和英特爾平分剩下的市場。
集成電路制造技術(shù)推向了媒體的聚光燈下,鋪天蓋地的報道成為眾所關(guān)注的焦點 —— 那么5nm/7nm/10nm/12nm這些工藝技術(shù)節(jié)點到底意味著什么?這些數(shù)字代表著處理器中晶體管的大。ňw管是CPU和數(shù)字電路的構(gòu)建模塊),當(dāng)縮小晶體管的尺寸時導(dǎo)致了兩個主要的改進(jìn):
性能:隨著晶體管尺寸的減小,可以在相同的單位面積內(nèi)容納更多的晶體管。因此,可以從相同大小的處理器獲得更高的處理能力。
功率效率(功耗):較小的晶體管需要較少的功率就可以發(fā)揮其功能,這就降低了芯片的總功耗。較低的功率還可以產(chǎn)生較少的熱量,從而能夠進(jìn)一步提高時鐘速度。
技術(shù)差距:臺積電5nm今年中已進(jìn)入量產(chǎn),3nm則將在2021年進(jìn)入風(fēng)險生產(chǎn),初期3nm依然采用FinFET工藝, 成熟后在3nm后期或2nm轉(zhuǎn)向GAA晶體管技術(shù)。
中芯國際14nm去年第三季度量產(chǎn),標(biāo)志著FinFET結(jié)構(gòu)的突破,N+1(8nm)進(jìn)入客戶簽約階段,預(yù)計2020年底至2021年初量產(chǎn),N+2(7nm)正在研發(fā)中,已建設(shè)起相關(guān)研發(fā)線。
盈利能力:臺積電利潤遠(yuǎn)高于其他競爭對手,2019年實現(xiàn)凈利潤115億美元,凈利率32%,凈資產(chǎn)收益率為21%,毛利率長期維持在47%-50%,經(jīng)營性凈現(xiàn)金流205億美金,主要原因在于獨享先進(jìn)工藝節(jié)點豐厚利潤,此外,臺積電工藝庫全、配合開發(fā)周期短、工藝穩(wěn)定性相對更高。
凈利潤率5.1%,凈資產(chǎn)收益率為4.14%,毛利率為7.89%,技術(shù)差距決定利潤懸殊,并且中芯在入局先進(jìn)制程工藝的前期,面臨較大的虧損壓力,這些因素制約了中芯的盈利能力,但是對處于上升期的中芯來說,技術(shù)突破遠(yuǎn)比盈利更為重要。
主要客戶:臺積電由于先進(jìn)工藝領(lǐng)先,大客戶不斷延展,頭部核心客戶穩(wěn)定,蘋果、華為、高通、英偉達(dá)、AMD等世界級芯片設(shè)計企業(yè)都是臺積電的大客戶,核心客戶帶動臺積電最近十年市占率穩(wěn)步攀升。
中芯方面,受益于華為的主動轉(zhuǎn)單成為中芯第一大客戶,高通和博通位列二三名,中芯國際的主要客戶是國內(nèi)芯片設(shè)計企業(yè),比如兆易創(chuàng)新、紫光展銳、中興微電子等等,尚未打入國際高端市場。
中芯國際與臺積電之間的差距,一時之間難以跨越。同時,通過今年第一季度全球前十大晶圓代工廠營收排名中,也能夠看出中心國際與其他廠商的差距。
先進(jìn)工藝的掌握,決定著代工廠商訂單量的多少。此前華為海思向中芯國際拋出過訂單,麒麟710F便是由其代工生產(chǎn),但中芯國際一整年的利潤仍只能夠買一臺EUV光刻機(jī)。
一年的利潤比華為還要高出約200億元,這是臺積電作為全球第一大晶圓體代工廠的底氣所在,由于掌握著先進(jìn)的技術(shù)和來自供應(yīng)鏈的支持,所以臺積電能夠穩(wěn)穩(wěn)地坐在第一的位置。
沒有EUV光刻機(jī),中芯國際只得另尋思路,這才有了N+1工藝。如今,中芯國際正在努力實現(xiàn)N+1工藝量產(chǎn),據(jù)悉該工藝與7nm工藝不相上下。中芯國際所代工的智能手機(jī)芯片,應(yīng)該基本能滿足大眾的需要。
不中芯國際想要再進(jìn)一步實現(xiàn)5nm工藝,EUV光刻機(jī)的作用則至關(guān)重要,可以說是不可或缺,如果沒有EUV光刻機(jī)中芯國際的前路可能將十分艱辛。
那就是不用美國的設(shè)備和美國的技術(shù),但從現(xiàn)在的情況來看是非常難的。從半導(dǎo)體設(shè)備來看,美國廠商占了全球50%左右的份額,尤其是在沉積、刻蝕、離子注入、CMP、勻膠顯影這些領(lǐng)域,美國的應(yīng)用材料、泛林處于絕對的優(yōu)勢地位,無法被取代。而中芯國際也從應(yīng)用材料、泛林大量采購了設(shè)備。而從其它技術(shù)來看,中芯國際也大量使用了美國EDA巨頭的產(chǎn)品,而國產(chǎn)EDA也無法替代。
要想芯片真正的不受控,唯有一個辦法,那就是全面的去美化,從上游到下游,要實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈去美化,雖然這個難度大到無法想象,但被逼之下這條路也不得不走了。
不管是芯片設(shè)計還是芯片制造,都屬于高投入、高產(chǎn)出的技術(shù)研發(fā),這種投入可能周期長、見效慢,但是如果不去做就會處于落后狀態(tài),無法第一時間掌握最新的前沿技術(shù),競爭力自然也就無從談起。國內(nèi)芯片制造難題的解決,需要的不僅僅是資金,更需要的是時間,臺積電數(shù)20年的經(jīng)驗絕非朝夕之間就能夠追平的。
中芯國際要發(fā)展成為世界級晶圓代工廠,后面還有很長很長的路要走,認(rèn)識客觀差距,不妄自菲薄,繼續(xù)堅持走自主+合作研發(fā)的道路,5-10年之后,相信會迎來國產(chǎn)晶圓代工追趕并超越國際大廠的一天。
(素材來源:eepw.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
深圳市斌能達(dá)電子科技有限公司http://jkic888.51dzw.com/
RT314012芯片的整個流程之中,設(shè)計、制造、封測是三塊分得較開的業(yè)務(wù),絕大部分企業(yè)均只從事于其中某一項,很少有企業(yè)能夠全程參與。而在這三個環(huán)節(jié)之中,制造是公認(rèn)最難的,封測是最容易的,而芯片設(shè)計處于中間。所以對于中國大陸來講,芯片制造也是相對較為落后的,相比于國際頂尖水平,落后了大約5年左右。前十名分別是:臺積電、三星、格芯、聯(lián)電、中芯國際、高塔半導(dǎo)體、力積電、世界先進(jìn)、華虹半導(dǎo)體、東部高科。
中芯國際此次募資額將達(dá)462.98億元,該規(guī)模將創(chuàng)造科創(chuàng)板募資最高紀(jì)錄,在A股IPO歷史融資額中也可排至第7位,位居工商銀行之后,中國平安之前。
但就是這樣一家專注于芯片制造的企業(yè),其目前的技術(shù)水平也就是量產(chǎn)14nm芯片,與頂尖的芯片制造企業(yè)差距甚大。
全球主要芯片代工廠工藝水平
其實放眼全球,整個芯片制造行業(yè),目前能提供7nm及以下先進(jìn)制程工藝的企業(yè)僅有臺積電、三星和英特爾。根據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示,三星和英特爾平分剩下的市場。
集成電路制造技術(shù)推向了媒體的聚光燈下,鋪天蓋地的報道成為眾所關(guān)注的焦點 —— 那么5nm/7nm/10nm/12nm這些工藝技術(shù)節(jié)點到底意味著什么?這些數(shù)字代表著處理器中晶體管的大。ňw管是CPU和數(shù)字電路的構(gòu)建模塊),當(dāng)縮小晶體管的尺寸時導(dǎo)致了兩個主要的改進(jìn):
性能:隨著晶體管尺寸的減小,可以在相同的單位面積內(nèi)容納更多的晶體管。因此,可以從相同大小的處理器獲得更高的處理能力。
功率效率(功耗):較小的晶體管需要較少的功率就可以發(fā)揮其功能,這就降低了芯片的總功耗。較低的功率還可以產(chǎn)生較少的熱量,從而能夠進(jìn)一步提高時鐘速度。
技術(shù)差距:臺積電5nm今年中已進(jìn)入量產(chǎn),3nm則將在2021年進(jìn)入風(fēng)險生產(chǎn),初期3nm依然采用FinFET工藝, 成熟后在3nm后期或2nm轉(zhuǎn)向GAA晶體管技術(shù)。
中芯國際14nm去年第三季度量產(chǎn),標(biāo)志著FinFET結(jié)構(gòu)的突破,N+1(8nm)進(jìn)入客戶簽約階段,預(yù)計2020年底至2021年初量產(chǎn),N+2(7nm)正在研發(fā)中,已建設(shè)起相關(guān)研發(fā)線。
盈利能力:臺積電利潤遠(yuǎn)高于其他競爭對手,2019年實現(xiàn)凈利潤115億美元,凈利率32%,凈資產(chǎn)收益率為21%,毛利率長期維持在47%-50%,經(jīng)營性凈現(xiàn)金流205億美金,主要原因在于獨享先進(jìn)工藝節(jié)點豐厚利潤,此外,臺積電工藝庫全、配合開發(fā)周期短、工藝穩(wěn)定性相對更高。
凈利潤率5.1%,凈資產(chǎn)收益率為4.14%,毛利率為7.89%,技術(shù)差距決定利潤懸殊,并且中芯在入局先進(jìn)制程工藝的前期,面臨較大的虧損壓力,這些因素制約了中芯的盈利能力,但是對處于上升期的中芯來說,技術(shù)突破遠(yuǎn)比盈利更為重要。
主要客戶:臺積電由于先進(jìn)工藝領(lǐng)先,大客戶不斷延展,頭部核心客戶穩(wěn)定,蘋果、華為、高通、英偉達(dá)、AMD等世界級芯片設(shè)計企業(yè)都是臺積電的大客戶,核心客戶帶動臺積電最近十年市占率穩(wěn)步攀升。
中芯方面,受益于華為的主動轉(zhuǎn)單成為中芯第一大客戶,高通和博通位列二三名,中芯國際的主要客戶是國內(nèi)芯片設(shè)計企業(yè),比如兆易創(chuàng)新、紫光展銳、中興微電子等等,尚未打入國際高端市場。
中芯國際與臺積電之間的差距,一時之間難以跨越。同時,通過今年第一季度全球前十大晶圓代工廠營收排名中,也能夠看出中心國際與其他廠商的差距。
先進(jìn)工藝的掌握,決定著代工廠商訂單量的多少。此前華為海思向中芯國際拋出過訂單,麒麟710F便是由其代工生產(chǎn),但中芯國際一整年的利潤仍只能夠買一臺EUV光刻機(jī)。
一年的利潤比華為還要高出約200億元,這是臺積電作為全球第一大晶圓體代工廠的底氣所在,由于掌握著先進(jìn)的技術(shù)和來自供應(yīng)鏈的支持,所以臺積電能夠穩(wěn)穩(wěn)地坐在第一的位置。
沒有EUV光刻機(jī),中芯國際只得另尋思路,這才有了N+1工藝。如今,中芯國際正在努力實現(xiàn)N+1工藝量產(chǎn),據(jù)悉該工藝與7nm工藝不相上下。中芯國際所代工的智能手機(jī)芯片,應(yīng)該基本能滿足大眾的需要。
不中芯國際想要再進(jìn)一步實現(xiàn)5nm工藝,EUV光刻機(jī)的作用則至關(guān)重要,可以說是不可或缺,如果沒有EUV光刻機(jī)中芯國際的前路可能將十分艱辛。
那就是不用美國的設(shè)備和美國的技術(shù),但從現(xiàn)在的情況來看是非常難的。從半導(dǎo)體設(shè)備來看,美國廠商占了全球50%左右的份額,尤其是在沉積、刻蝕、離子注入、CMP、勻膠顯影這些領(lǐng)域,美國的應(yīng)用材料、泛林處于絕對的優(yōu)勢地位,無法被取代。而中芯國際也從應(yīng)用材料、泛林大量采購了設(shè)備。而從其它技術(shù)來看,中芯國際也大量使用了美國EDA巨頭的產(chǎn)品,而國產(chǎn)EDA也無法替代。
要想芯片真正的不受控,唯有一個辦法,那就是全面的去美化,從上游到下游,要實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈去美化,雖然這個難度大到無法想象,但被逼之下這條路也不得不走了。
不管是芯片設(shè)計還是芯片制造,都屬于高投入、高產(chǎn)出的技術(shù)研發(fā),這種投入可能周期長、見效慢,但是如果不去做就會處于落后狀態(tài),無法第一時間掌握最新的前沿技術(shù),競爭力自然也就無從談起。國內(nèi)芯片制造難題的解決,需要的不僅僅是資金,更需要的是時間,臺積電數(shù)20年的經(jīng)驗絕非朝夕之間就能夠追平的。
中芯國際要發(fā)展成為世界級晶圓代工廠,后面還有很長很長的路要走,認(rèn)識客觀差距,不妄自菲薄,繼續(xù)堅持走自主+合作研發(fā)的道路,5-10年之后,相信會迎來國產(chǎn)晶圓代工追趕并超越國際大廠的一天。
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