三大晶圆厂10nm良品率偏低 10nm技术为何如此艰难

根据Barrons．com 报导，英特尔10 纳米制程也遇良率不佳问题，原本预期今年下半年可望进入量产，时程恐再往后延2－3 个月，影响今年出货动能。

我们之前报道也指出，台积电、三星两家的10nm工艺良率都不如预期，量产面临尴尬境地，甚至影响到了未来新工艺的研发。为什么三大晶圆厂都困在10nm？

10nm引起全行业恐慌

台积电、三星的10nm工艺量产已经进入倒计时阶段，苹果A11／A10X、华为麒麟970、高通骁龙835、联发科Helio X30等一众新旗舰芯片也都在翘首以盼。

根据规划，苹果新一代iPad处理器A10X将由台积电在2017年3月率先量产，第二季度则会继续量产iPhone 8的处理器A11，其他几款也都安排在明年上半年。

但据台湾媒体最新消息，台积电、三星两家的10nm工艺良率都不如预期，量产面临尴尬境地，甚至影响到了未来新工艺的研发。

最近五个工艺世代，台积电一直是资深研发总监吴显扬（16／7nm）和曹敏（20／10nm）轮流领军，但未来的5nm交给了今年3月才加入台积电研发部门的前高通资深工艺总监Geoffrey Yeap。

台积电计划2020年量产5nm，而届时Intel也有望上马7nm，为了胜过对手台积电将上马很多新技术，包括光学／紫外线光刻、锗／三五族材料代替硅等等。

三星方面，据称其10nm良率甚至还不如台积电，导致和高通的关系十分紧张。

高通之前因为不满台积电的进度而投奔三星，14nm上合作还算愉快，于是在10nm上继续，预计7nm才会回到台积电，结果三星10nm也不顺，导致高通明年的多颗芯片都不得不返回14nm，比如骁龙660。

为什么10nm举步维艰？

首先简单解释下为何10nm良率会很麻烦。

目前的光刻是193nm沉浸式技术，当你要处理28nm以下尺度的图形时，你会发现在衍射作用下，图形已经不是你想象的图形了。方的变成圆的，拐角变形严重，短直线变成椭圆。这时的解决办法是二重曝光，把版图中同一层次较复杂的图形分解成两个层次较简单图形的组合，用两层光罩分两次完成。随着工艺的进一步进化，二重曝光也不够用了，需要三重，四重曝光，intel甚至用到6重。一个正常的65nm工艺，需要20多层层光罩很正常，但是到了14nm，由于要使用多重曝光，光罩数可能要增加到80。这样繁琐的做法，带来巨大的良率问题也毫不为奇。

总之，新工艺总会有良率问题，更不要说这么尖端的工艺了。正常情况是刚上线的尖端工艺良率只有60％左右，如果低于这个，就有仓促上线的嫌疑了。这次台积电是否很赶，一定要比三星快？

但是从现状看，相信193nm的光刻技术已经走到尽头了，靠多重曝光技术苟延残喘，良率出问题不可避免。解决的希望在于EUV光刻（不过EUV又能坚持多久呢，两个节点，7nm和5nm，行不行？再后面呢）。

苹果也是狡猾啊，年初用A10X打头阵，这两年年IPAD市场地位下降，初期备货有限，即使年初良率低导致产能出问题，影响也能承受。倒是三星，note7出问题后，肯定在憋S8的大招。台积电出的问题他家多半也逃不脱，也会有产能问题。到明年4月份要备2000万台S8的货，可以想象三星半导体员工的爆肝惨状了。

同样受影响还会有高通的骁龙835，也许会比计划慢一个季度。

华为要等到明年三季度中才会量产计划中的麒麟970，到时问题估计会缓解。

那么总结起来，不要相信台积电和三星的先进工艺roadmap。

苹果可以等新工艺上线半年后再量产iphone用的SOC（2014年12月台积电的16nm FinFET上线，2015年1月三星14nm FinFET上线，苹果等到2015年六月台积电16nmFinFET＋上线才分别用16nm FinFET＋和14nm FinFET量产A9，等了6个月，14nm的表现还不理想），华为这种谈判能力有限的要等三个季度以上比较合适。像高通和三星手机这样把量产节点定在新工艺上线3个月的，就要赌命了。

猜想2：台积电的roadmap是否不老实，16nm就出现了第一代工艺出问题，六个月后出二代才算过关的情况，是否是看三星进度超前了，所以先扔出来占位置，然后逐渐夯实？那他家的roadmap还有何意义？

猜想3：如果三星这次10nm没有出同样问题，是否说明三星技术上更胜一筹？在14／16nm节点上，三星和台积电同时量产，后来证明三星的14nm 1．0版能用但是效能不佳（不如台积电的16nm2．0），台积电的16nm1．0版（效能太差以至于）不能用。台积电实际上已经输了一阵，只是靠上驷（16nm2．0）对中驷（14nm1．0）才搞赢A9的大战，三星半导体看似输了A9（双版本）的大战，但是2015年4月的Exynos7420那一战他已经帮助自家兄弟三星手机赢了。