5G智能手機 SOC芯片為什麼都已採用7納米以下EUV先進製程？_風聞

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近年來，在5G智能手機通訊芯片領域，全球公開市場的三家企業——高通、聯發科、紫光展鋭在製程上可謂是“你追我趕”。在高通、聯發科以略為領先的優勢先後發佈了5納米、4納米工藝芯片後，紫光展鋭於2022年一口氣推出三款6nm EUV技術的5G芯片T760\T770\T820，這標誌着全球5G智能手機SOC芯片正穩步向7納米以下先進製程全面進發。

那麼，為什麼5G智能手機SOC芯片都已採用7納米以下先進製程技術？在回答這個問題之前，我們先來認識瞭解納米和製程這兩個名詞。

納米是一個長度單位，即為毫微米，是長度的度量單位，國際單位制符號為nm。1nm有多長呢？1nm=0.000000001米=10^(-9)米。1nm=4個原子大小。而原子是化學反應中最小的微粒，肉眼無法看到。

製程則是芯片領域的一個專有名詞。芯片又稱集成電路，最開始的芯片是把晶體管、電阻、電阻等集成在一個很小的平板上，然後用很細的線把這些元器件連接起來，實現了最簡單的芯片功能。隨着芯片技術不斷地發展，現在的芯片已經可以集成上百億的晶體管，實現超級計算功能，目前製造工藝也達到了3nm製程，台積電和三星都在去年宣佈實現3nm芯片的量產。所謂製程，是指在晶體管結構中，電流從Source（源極）流入Drain（漏級），而Gate（柵極）相當於閘門，主要負責控制兩端源極和漏級的通斷。這柵極的最小寬度，即柵長，就是我們説的工藝製程。柵長的具體數值對應的就是工藝製程的數值。

隨着芯片在社會生活中的廣泛使用，芯片性能需要變得更為強大，這就需要把越來越多的晶體管放到有限的芯片中。為了實現這一要求，從技術上就得縮小芯片中的柵極。柵極寬度越小，意味着閘門通道越小，那麼單位面積所容納的晶體管就會越多。因此，芯片製造商為了升級芯片性能，就要把柵極寬度做的越窄，也就是納米級別越小。

在著名的摩爾定律下，原本以為芯片製程到7納米就達到了極限，這是因為當製程低於7nm時，晶體管非常集中，而且距離非常近，柵極的厚度也接近極限，容易產生量子隧穿效應，這是一種量子特性，是電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的“牆壁”的現象。

因此導致漏電率會大幅增加，如果無法控制漏電率，那麼製造工藝將止步於此。芯片製造過程中，光刻機所發出的極紫外光會存在衍射現象，導致光刻柵長並不十分均勻，同時，在製造過程中，離子注入、蝕刻、等離子沖洗、熱處理等步驟，也會導致實際柵長不均勻。因此，由於柵長不均勻的問題，就導致行業普遍認為7nm工藝就是芯片的物理極限。

但是人類的探索和能力突破了這一極限，2019年8月，三星發佈旗艦芯片Exynos 9825，標誌着7nm EUV技術的成功。所謂EUV就是我們中國人心心念唸的極紫光外光刻機，該機器目前還是由ASML壟斷，全球獨此一家，別無分號。而此後智能手機芯片持續向5納米、4納米技術演進。

**那麼納米越小，芯片就真的越先進嗎？**這的確如此。

降低了能耗：縮小工藝製程後，晶體管之間的通道變窄，晶體管之間的電容也會變低，從而提升開關的頻率。而晶體管開關消耗的電量與電容成正比，因此，電容降低後，開關速度更快、也更省電。此外，工藝更精細的芯片，需要更低的開關電壓，也能降低部分能耗；

節約材料：芯片向着更小的工藝尺寸進發，會令組件更小，一片晶圓切割出來的芯片就會更多，進而節約材料，達到降低成本的目的；

滿足輕薄設備的需求：縮小工藝尺寸還有一個好處，就是可以在不變大芯片的尺寸前提下，提高芯片能性能，以達到提高手機性能的目的。同時高性能，小尺寸的芯片也有助於製造更輕薄設備，使設備向輕薄型、微小型進軍。

現在的智能手機，早就不是傳統意義上的手機，準確地説是一部超級智能終端，接入了太多的智能應用，因此，各式任務的疊加和需求，對手機主芯片的要求越來越高，處理速度要快、功耗要低且尺寸要小。因此，5G智能手機SOC芯片向7納米以下先進製程進發，也是智能手機發展的必然要求。

此外還有一點要注意的，所有的7納米以下先進製程芯片，都是由EUV光刻機制造。沒有EUV光刻機的加持，先進製程是很難突破的。因此，業內有説法指出：只有採用了EUV技術，才是真正先進的技術。這是在於，EUV光刻機實現了高速、低功耗和高集成的芯片生產工藝，滿足了5G高性能、超帶寬、低時延和海量連接的需求。從這個角度來説，中國本土廠商紫光展鋭6納米EUV芯片是真正領先的5G通訊芯片。

此外，紫光展鋭T760、T770、T820從產品角度和工程角度來説，**6nm EUV SOC芯片堪稱全球最複雜的芯片類產品。**6納米先進製程意味着要在更小的尺寸上實現更多的性能，同時還要進一步降低功耗，這顯示紫光展鋭的半導體工藝能力正大幅提升；至於5G極致化的高速率以及超低時延的通訊聯接，則説明紫光展鋭的通信基帶芯片能力大為增強；另外，還有AI技術在芯片中的應用與功能渲染，展示的是紫光展鋭強勁的AI技術實力。