三星宣布全新的 10nm LPP 工藝已經(jīng)投產(chǎn)了，而 LPP 工藝相比驍龍835使用的 LPE 工藝，性能提升了10%，功耗下降了15%。但作為一個(gè)辣雞小編，其實(shí)我是看不太懂的，都是10nm制程，怎么還能提升性能呢？這些 LPP、LPE 都是指的什么，還有之前看到的 FinFET 這些詞又都指的什么？相信和小編有同樣疑問(wèn)的讀者不在少數(shù)，索性今天我們就來(lái)刨根問(wèn)底一番，看看現(xiàn)在火熱的半導(dǎo)體究竟有哪些秘密。

制程的秘密：多少nm很重要嗎?

摩爾定律大家肯定都知道：每過(guò)18個(gè)月，單位面積上的晶體管數(shù)量增加一倍嘛！然而多年來(lái)半導(dǎo)體制程從65nm到32nm，再到28nm，還有近兩年的14nm、16nm和10nm，感覺(jué)也沒(méi)什么規(guī)律啊！這里我們就需要認(rèn)識(shí)一下尺寸的計(jì)算方式，以及“半代升級(jí)”和“整代升級(jí)”的概念了。

首先，單位面積內(nèi)晶體管數(shù)量翻倍并不意味著制程就要縮小一半，縮小一半的話單位面積晶體管數(shù)量不就翻4倍嗎？所以如果要保證兩倍的成長(zhǎng)，那么整代升級(jí)應(yīng)該乘以0.7。所以從14nm 到10nm，以及后面從10nm 到7nm，都是遵循了摩爾定律的整代升級(jí)。

但是在幾年以前，我們卻經(jīng)歷過(guò)一段“半代升級(jí)”的風(fēng)潮，打破了0.7的規(guī)律。在 40nm 前后幾年，正好是存儲(chǔ)器需求飛速發(fā)展的時(shí)間段，考慮到0.9倍的制程升級(jí)就能將閃存容量提升1.24倍，且0.9倍的升級(jí)技術(shù)簡(jiǎn)單，半年就能完成，所以不少代工廠開(kāi)始“半代升級(jí)”制程來(lái)幫助 NAND 閃存廠商搶占市場(chǎng)。

正常來(lái)說(shuō)制程升級(jí)應(yīng)該是45nm—32nm—22nm—14nm—10nm，也就是經(jīng)典的Tick Tock。但是臺(tái)積電當(dāng)年在 45nm 之后卻推出40nm，這也迫使英特爾和三星等廠商打破了規(guī)律，在2010年前后啟用了 NAND 專(zhuān)屬的 35nm 制程（有趣的是華為海思四核也用了35nm 制程）。而雞賊的臺(tái)積電后來(lái)又跳到 28nm，搶占制程高地，這顯然讓英特爾和三星很不開(kāi)心，所以后期三星和英特爾都回到了正常的升級(jí)策略，并且從那以后，英特爾就一直對(duì)半代升級(jí)嗤之以鼻（惱羞成怒）。

而臺(tái)積電在堅(jiān)持了 20nm 和 16nm 兩代之后，也主動(dòng)回到了 10nm 的正軌。原因非常簡(jiǎn)單，因?yàn)?NAND 顆粒并不是制程越小性能越好，20nm 之后就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電子干擾，所以在 20nm 制程后，各大廠商都轉(zhuǎn)向了3D NAND 技術(shù)（如果大家對(duì)閃存有興趣我們今后也可以科普），再往后大家也不在 NAND 的制程上較勁了。

工藝的秘密：這些字母其實(shí)很好懂

至于后綴的那些英文其實(shí)也不難理解，比如 FinFET 工藝（注意哦，多少納米叫制程，而后綴指的是工藝），這一工藝最早由英特爾在22nm 制程時(shí)提出，而現(xiàn)在英特爾、臺(tái)積電和三星都用的FinFET 。

因?yàn)橹瞥讨?22nm 是指每個(gè)晶體管中兩個(gè)柵極之間的距離，所以 22nm 并不是指晶體管尺寸，一般一個(gè) 22nm 制程的晶體管尺寸高達(dá) 90nm ，而柵極間距越小電子流動(dòng)的時(shí)間就越短，所以性能就提升了。但是隨著柵極距離越來(lái)越小，絕緣效果就會(huì)下降導(dǎo)致漏電，所以每經(jīng)過(guò)幾代制程升級(jí)，就需要有一次工藝升級(jí)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。FinFET 之前已經(jīng)有過(guò)High-K、HKMG 等工藝了，而 FinFET 之后，我們還會(huì)見(jiàn)證 FD-SOI 、GAA的競(jìng)爭(zhēng)。

至于 FinFET 的原理，它的全稱(chēng)是“鰭式場(chǎng)效晶體管”，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是講柵極之間的絕緣層加高，來(lái)增強(qiáng)絕緣效果減少漏電現(xiàn)象，是不是覺(jué)得挺傻瓜的？但往往是看起來(lái)很簡(jiǎn)單的想法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻無(wú)比困難。

說(shuō)完了 FinFET，我們還有最后一個(gè)后綴，就是昨天報(bào)道中的 LPP、LPE 了，其實(shí)這些指的都是同一代工藝中的不同種類(lèi)，比如 LPE（Low Power Early） 指早期低功耗工藝，而 LPP(Low Power Plus)指成熟的低功耗工藝，而適用于移動(dòng)設(shè)備的 LP 系列其實(shí)還包含 LPC、LPU 。而且這些后綴并不是10nm 專(zhuān)屬，三星 FinFET 工藝都是這樣的命名方式，比如14nm FinFET 中，驍龍820是 LPP，而驍龍821則是 LPU。

并且除了 LP 系列之外，當(dāng)然還有主打高性能的 HP(High Performance)系列， 這其中又分為很多種，這里就不展開(kāi)講了。但是這也只是三星芯片的劃分方法，像臺(tái)積電雖然也是 FinFET 工藝，但是卻分為了FinFET Plus、FinFET Compact 等幾種。

生產(chǎn)的秘密：***被卡脖子啦！

說(shuō)完了技術(shù)，我們最后不如落到生產(chǎn)上聊一聊？畢竟隨著工藝的提升，對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的要求也越來(lái)越高了，過(guò)去各家在蝕刻晶圓的過(guò)程中用的都是深紫外光微影系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng) DUV，而隨著制程超過(guò)10nm，現(xiàn)在 DUV 已經(jīng)滿足不了精度要求，這時(shí)極紫外光微影系統(tǒng)（EUV）就上線了。

說(shuō)到 EUV 是不是覺(jué)得很眼熟？沒(méi)錯(cuò)，不久前三星剛剛以1.5億歐元每臺(tái)的價(jià)格從 ASML 訂購(gòu)了10臺(tái) EUV ，然而 ASML 這么久也一共才生產(chǎn)了23臺(tái)，很顯然，三星是想在 8nm/7nm 時(shí)代搶占先機(jī)。這已經(jīng)不是他們第一次這么做了，當(dāng)初在 OLED 的發(fā)展初期，他們就買(mǎi)走了市面上僅有7臺(tái)蒸鍍機(jī)中的5臺(tái)（蒸鍍是OLED 生產(chǎn)中的重要步驟），借此延緩了 LG 和京東方的 OLED 生產(chǎn)計(jì)劃。

總而言之，現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)在進(jìn)入10nm 時(shí)代之后，無(wú)疑將會(huì)面臨制程、工藝以及生產(chǎn)的三重挑戰(zhàn)，未來(lái)三星、臺(tái)積電和 Intel 是會(huì)繼續(xù)三足鼎立，還是會(huì)有人舊人掉隊(duì)、新人加入呢？我們拭目以待！