臺積電喊話“摩爾定律未死” 還有許多路徑可用于未來的晶體管密度改進

近年來，對于在過去50年推動半導體制程前進的摩爾定律是否能繼續(xù)前行這個話題，一直備受爭議。但除了英特爾外，晶圓代工龍頭臺積電亦是摩爾定律的忠實推動者。日前，臺積電高管發(fā)表博客，再次表態(tài)將繼續(xù)推進摩爾定律，喊話“摩爾定律未死”。

臺積電全球營銷主管Godfrey Cheng在官網(wǎng)發(fā)表博客，表示摩爾定律實際上被誤稱為一種定律，因為它更準確地將其描述為歷史觀察和未來預測半導體器件或芯片中晶體管數(shù)量的指導。這些觀察和預測在過去幾十年中基本上都是正確的。但在我們即將邁入新的十年之際，一些人似乎認為摩爾定律已死。

Godfrey Cheng在博文中解釋了摩爾定律的由來及相關(guān)知識，言語中強調(diào)摩爾定律未死。他舉例表示，計算性能并沒有因為單個晶體管的時鐘速度而提高，而是通過在一個計算問題上投入更多的晶體管來提高計算性能，而在同一區(qū)域內(nèi)壓縮更多晶體管的方法是密度，即指給定二維區(qū)域內(nèi)晶體管的數(shù)量。

他指出，之所以關(guān)心芯片面積，是因為芯片成本與芯片面積成正比。摩爾在1965年的論文中明確指出，每個組件的制造成本與芯片上晶體管的總數(shù)之間存在關(guān)系。有些人認為摩爾定律已死，因為他們認為晶體管不肯能再繼續(xù)縮小了，Godfrey Cheng在文中談及了一些計算問題以及關(guān)于如何改進密度等問題。

值得一提的是，Godfrey Cheng提到臺積電近期推出的5nm極紫外EUV制程技術(shù)（N5P）。N5P是臺積電5nm制程的增強版，采用FEOL和MOL優(yōu)化功能，以便在相同功率下使芯片運行速度提高7%，或在相同頻率下將功耗降低15%。他表示臺積電的N5P工藝擴大了他們在先進工藝上的領(lǐng)先優(yōu)勢，該工藝將提供世界上最高的晶體管密度和最強的性能。

Godfrey Cheng進一步表示，在了解了臺積電的技術(shù)路線圖后，他可以很有把握地說，臺積電在未來多年將繼續(xù)開拓創(chuàng)新，將繼續(xù)縮小單個晶體管的體積，并繼續(xù)提高密度。在未來的幾個月、幾年里，將可聽到更多臺積電向新節(jié)點邁進的消息。

事實上，目前臺積電對外公布的技術(shù)路線規(guī)劃已到2nm。6月18日，臺積電在上海舉辦2019中國技術(shù)論壇，臺積電總裁魏家哲介紹了先進工藝的發(fā)展規(guī)劃。如今，臺積電7nm制程已量產(chǎn)，而其規(guī)劃量產(chǎn)的工藝節(jié)點已經(jīng)來到5nm，研發(fā)方面則推進到3nm，近期還官宣2nm研發(fā)啟動。

根據(jù)規(guī)劃，臺積電5nm工藝將于明年上半年量產(chǎn)；3nm工藝方面，臺積電表示進展順利，已有早期客戶參與進來，有望在2021年試產(chǎn)、2022年量產(chǎn)；2nm工藝新廠設(shè)在中國***新竹的南方科技園，預計2024年投產(chǎn)。

據(jù)了解，臺積電2nm工藝是一個重要節(jié)點，Metal Track（金屬單元高度）和3nm一樣維持在5x，同時Gate Pitch（晶體管柵極間距）縮小到30nm，Metal Pitch（金屬間距）縮小到20nm，相比于3nm都小了23％。

除了先進制程外，Godfrey Cheng還提及了系統(tǒng)級封裝技術(shù)，這也是延續(xù)摩爾定律的一個重要方向。他表示，臺積電已經(jīng)能通過先進的封裝技術(shù)將邏輯內(nèi)核與存儲器緊密集成，將利用先進封裝實現(xiàn)的系統(tǒng)級密度，進一步增加晶體管的密度。

Godfrey Cheng表示，摩爾定律是關(guān)于增加密度，除了通過先進封裝實現(xiàn)的系統(tǒng)級密度，臺積電將繼續(xù)在晶體管級別增加密度，有許多路徑可用于未來的晶體管密度改進，“摩爾定律并未死亡”。