之所以說是“再度”，是因?yàn)閷θ虬雽?dǎo)體頂尖玩家來說，7nm已經(jīng)是2018/2019年的事情了，而對我們來說，全面量產(chǎn)之路似乎才剛剛開始。不過，也正好借這個機(jī)會，梳理對比一下臺積電、三星、英特爾和中芯國際各自7nm工藝的差異和演進(jìn)路線，做到“溫故知新，心中有數(shù)。”3R3esmc

臺積電

臺積電早在2017年就率先進(jìn)入7nm時(shí)代，并從2018年4月開始大規(guī)模量產(chǎn)，N7產(chǎn)品采用DUV(深紫外光)193nm浸沒式ArF技術(shù)，柵極間距57nm，標(biāo)準(zhǔn)單元高度為6 Track，被廣泛地應(yīng)用在了高通驍龍855、蘋果A12、華為海思Kirin 990、AMD Zen 2這些SoC產(chǎn)品上。到2020年底，臺積電在7nm節(jié)點(diǎn)上就獲得了超過200個新產(chǎn)品流片(NTO)，累計(jì)生產(chǎn)7nm芯片超過10億顆。3R3esmc

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從WikiChip分享的信息來看，臺積電的N7工藝有兩種Cell方案，分別對應(yīng)低功耗與高性能，其中，低功耗N7每平方毫米百萬晶體管為91.2(即91.2MTr/mm²)，高性能N7每平方毫米百萬晶體管為65(即65MTr/mm²)。3R3esmc

隨后，臺積電又推出了得到蘋果A13和驍龍865使用的N7P工藝，以及使用EUV(極紫外線)技術(shù)的N7+工藝。按照臺積電的說法，得益于4層EUV工藝，N7+有著1.2倍的晶體管密度提升，相同功耗下提升10%性能，相同性能下降低15%功耗，當(dāng)時(shí)的海思Kirin 990 5G版芯片也因此獲益。3R3esmc

N7之后，2019年下半年，臺積電又推出了與7nm工藝平臺完全兼容的6nm工藝，一方面希望用更先進(jìn)的工藝來實(shí)現(xiàn)更高的邏輯密度，另一方面又便于客戶很容易的將7nm設(shè)計(jì)移植到6nm平臺之上。數(shù)據(jù)顯示，N6平臺在邏輯密度方面的提升接近20%。3R3esmc

三星

三星當(dāng)時(shí)在7nm工藝上走的更加激進(jìn)，直接采用了EUV技術(shù)。新工藝減少了20%的光罩流程，另外還達(dá)成40%面積縮小、20%性能增加與55%的功耗降低目標(biāo)。此外，EUV的加入還帶來了更高的圖案保真度、更緊致的關(guān)鍵尺寸分布等特性。但很遺憾，目前為止，EUV還是我們的“卡脖子”的領(lǐng)域。3R3esmc

WikiChip的數(shù)據(jù)顯示，三星7nm LPP HD高密度cell方案的晶體管密度在95.08 MTr/mm²，而HP高性能方案的晶體管密度則在77.01 MTr/mm²，總體感覺是相比臺積電N7工藝略有優(yōu)勢，但不及同樣用上了EUV的N7+。3R3esmc

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2020年公布的三星foundry工藝演進(jìn)路線3R3esmc

英特爾

2021年，英特爾認(rèn)為基于納米的傳統(tǒng)制程節(jié)點(diǎn)命名方法，不再與晶體管實(shí)際的柵極長度相對應(yīng)，為此引入了全新的制程節(jié)點(diǎn)命名體系。3R3esmc

按照當(dāng)時(shí)的規(guī)劃，此前被稱之為7納米的工藝改稱Intel 4，完全采用EUV光刻技術(shù)，可使用超短波長的光，刻印極微小的圖樣。憑借每瓦性能約20%的提升以及芯片面積的改進(jìn)，Intel 4在2022年下半年投產(chǎn)，并于2023年出貨，這些產(chǎn)品包括面向客戶端的Meteor Lake和面向數(shù)據(jù)中心的Granite Rapids。3R3esmc

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中芯國際

目前關(guān)于中芯國際7納米的資料不多，一些已知的消息顯示，SMIC N+1 7nm技術(shù)最早之前用于MinerVA7 Bitcoin Miner ASIC應(yīng)用，產(chǎn)量較小，在典型的邏輯電路中引入更高Vt值晶體管是亮點(diǎn)之一。之后，為了降低工藝復(fù)雜性和提高產(chǎn)量，中芯國際還引入了一些協(xié)同優(yōu)化技術(shù)，可能會用于后續(xù)工藝節(jié)點(diǎn)。3R3esmc

但不管怎樣，臺積電從16nm到10nm再到7nm，用了3年時(shí)間；三星從14nm到10nm再到7nm用了5年時(shí)間，而中芯國際僅用2年時(shí)間就取得了7nm的成就，而且還是在無法獲得西方先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的情況下，為建立完全國內(nèi)先進(jìn)的SoC設(shè)計(jì)和制造生態(tài)系統(tǒng)打開了大門，是一件值得驕傲的事情。3R3esmc