工艺工程师 制程工艺( 二 )


设计方面,传统的EDA软件将难以胜任,市场仍处于空白状态,国内厂商完全可以加大投入,抢占先机,开发出叠层芯片设计软件 。通过优化设计,叠层芯片可以提升晶体管平均运行效率,从而降低运行功耗 。
制造方面,虽然我们暂时造不出5纳米及更先进的芯片,但我们可以采用3D封装工艺,量产14纳米3D封装芯片 。即便初期良率较低,成本较高,但只要发展下去,今后待国内制程工艺追上外国同行,我们就能全面赶上外国同行的芯片设计、制造水平 。通过叠层工艺,14纳米制程工艺也可能造出性能媲美7纳米制程的芯片!
利用芯片运行功耗和运行频率呈指数级增长这个规律,我们也完全可以降低运行频率,以便大幅度降低运行功耗,等同于以面积换性能 。
苹果A12性能功耗曲线图
什么意思呢?相当于运行频率提升1倍,功耗提升不止1倍,而是好多倍,有可能达到6倍以上!例如苹果A12芯片大核运行频率为1.2GHz时,其运行功耗仅0.3瓦,然而当其运行频率为2.4GHz时,运行功耗则暴涨至2.2瓦左右 。也就是说当A12大核运行频率提升1倍时,功耗不是增加1倍,而是增加6倍左右!
这就相当于原本需要300平方毫米的14纳米芯片才能达到100平方毫米7纳米芯片性能,现在可能仅需要通过叠加4层100平方毫米的14纳米芯片即可,以原来运行频率的75%运行,就能达到100平方毫米的7纳米芯片的性能和功耗 。
实际上叠层芯片早已被造出来,比如闪存芯片,现在主流闪存芯片都是128层叠加 。更为复杂的逻辑芯片,英国的Graphcore公司就已经采用台积电的7纳米3D封装工艺造出叠层芯片,性能功耗相当于传统5纳米芯片!这种工艺可比只加性能,不提升功耗比的苹果M1Utra“胶水拼接”芯片强太多了 。
4月5日,华为的芯片叠层专利被曝光,这说明被盛传很久的华为叠层芯片是真的,而且已经有了实质性进展,很有可能已经造出初级样品!
4月5日我国专利局公布的华为芯片叠层专利
虽然这是华为的无奈之举,但至少这么做可以顺利活下来,不再需要看外国人脸色,有朝一日还可能凤凰涅槃,变成更为强大的厂商,不再畏惧任何国家,同时也将带领我国继续向全面复兴发展!今后,一旦国产高端光刻机量产,补齐制程工艺短板,我们就有望借助芯片叠层工艺实现芯片制造的弯道超车!
【工艺工程师 制程工艺】(今完)

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