三星研发的5nm工艺或将成为5G和AI领域布局发展的新方向

三星今日宣布，现已开始向客户提供5nmFinFET芯片测试，这款芯片相较于其7nm芯片，特定面积的晶体管数量增加了25%，速度提高10%，耗能降低20%。

三星代工业务高级副总裁Shawn Han表示，这款芯将于明年第二季度全面生产。新的芯片可以帮助三星为其自己的手机生产Exynos处理器，同时还能帮助高通和其他三星代工业务公司制造他们的芯片。

在5nm芯片的生产工艺中，三星还使用了极紫外光刻（EUV）技术，在晶片蚀刻图案的同时减少掩膜层，来提高保真度（电子设备输出再现输入信号的相似程度）。

一、三星的芯片研发进程从10nm到7nm再到5nm，是芯片改进的技术方向之一。

2018年10月，三星宣布生产7nm工艺，这项工艺是三星首个采用EUV技术的工艺节点，基于7nm工艺的芯片已于今年年初实现了量产。

三星预计于今年6月推出的Exynos 9825处理器就是采用了7nm EUV工艺制造，这款处理器预计将搭载于Galaxy Note 10旗舰机型，并于于今年下半年发布。

不过三星在7nm的落地上还是落后了一步，去年苹果和华为就先后推出了7nm芯片A12和麒麟980，并搭载于苹果的iPhone XS和旗舰机华为mate20系列。而三星去年发布的旗舰机S9搭载了10nm骁龙845芯片，Note9则搭了载10nm骁龙845或三星自家的Exynos 9810芯片。

其实，去年三星就在日本举办的三星铸造论坛2018（Samsung Foundry Forum 2018，SFF）上宣布了5nm芯片的研发计划，并预计将于今年年开始生产。现在三星已经初步完成了这项目标。

三星表示，5nm的一个主要优点是可以将所有7nm专利应用到5nm中，可以极大的降低7nm客户过渡到5nm的成本，能够缩短他们5nm产品的开发时间。

此外，三星正在定制基于EUV的工艺节点的6nm芯片，他们的首款6nm芯片流片产品已经提交给客户进行测试。

二、5nm制程关键技术——极紫外光刻

▲三星位于于韩国华城的EUV生产线

三星和台积电都在使用EUV制造技术，这种技术使用更短更精确的光波长来蚀刻芯片晶圆上的图案。EUV技术虽然已经开发了多年，但由于采用它的费用和难度太高一直未能普及。5G和AI等创新领域，将对基于EUV先进节点生产的芯片有很高的需求。

三星位于韩国华成的S3生产线正在生产基于EUV的工艺的芯片产品。

此外，三星还在华城部署了新的EUV生产线，该生产线预计将在2019年下半年完成，并从明年开始增产。

三星电子晶圆代工业务的执行副总裁Charlie Bae 表示：“成功完成5nm开发，我们已经证明了我们在基于EUV的节点中的能力。为响应客户对先进工艺技术不断增长的需求，区分下一代产品，我们继续致力于加速基于EUV技术的批量生产。”

三、三星、台积电、英特尔的制程工艺竞赛研发新的处理器制造技术，需要不断增加研究和设备的支出。这一经济现实使主要芯片处理器制造商的名单缩减到只剩三家: 三星、英特尔和台积电。

台积电和三星主要生产移动处理器，即手机处理器，而英特尔主要是生产自己的电脑处理器。

台积电于本月初首先宣布了进入5nm试产阶段，三星紧随其后于今日宣布开始向客户提供5nm芯片测试服务。

▲台积电于今年进入5nm试产阶段

由于芯片性能的侧重点不同，所以芯片制造商需要判断优先考虑哪些特性。台积电比三星在芯片的速度提升方面表现更佳，在本月早些时候曾表示，它已经开始为客户制造5nm芯片原型。与三星相比，这种芯片的速度可以提高15%，在特定表面积上的晶体管数量增加了80％，功耗方面台积电没有详细说明。

英特尔虽然已经掌握了能够更紧凑的压缩晶体管的技术，但目前他们还在使用10nm技术制造芯片，他们宣布今年将开始使用一种名为Foveros的技术来堆叠芯片。

AI芯片创企Flex Logix首席执行官、内存芯片设计公司Rambus的前任负责人Geoff Tate表示，Foveros技术的改进并不是英特尔独有的，三星也一直在研究许多不同类型的程序包。

结语：芯片市场竞争激烈，5nm技术成为关键芯片产业作为高技术壁垒行业，一直以来都在进行几大厂商间的“内部竞争”。目前，三星和台积电都以宣布进入5nm生产阶段，接下来将在5nm芯片市场展开激烈的竞争。

英特尔虽然在继续使用10nm技术制造芯片，但其关注的主要领域还是为自己的电脑生产芯片，短时间内不会与三星和台积电产生正面交锋。

每一次制程工艺的进步，都会带来新技术的发展，体积更小、性能更强的5nm工艺或将成为5G和AI领域的布局新方向。