三星用新的 更鋒利的光手術刀雕刻出了更快的處理器

三星(Samsung)周三在其投資3億美元、占地110萬平方英尺、于2015年在加州圣何塞(San Jose)以北開業的園區舉辦了一場半導體展。

一項長期承諾的芯片制造技術現在出現了。這意味著我們的手機會越來越快，而電池的壽命會更長。

三星周三表示，該公司正在使用一種名為“極紫外”(EUV)的技術制造7納米芯片。EUV已經開發了幾十年，但在現實世界的工廠中很難推廣。三星現在是第一家能夠使用EUV來為未來設備制造芯片的公司。

“這是一項持續了幾十年的工作，”三星負責代工的高級總監鮑勃·斯蒂爾(Bob Stear)周三在三星位于加州圣何塞的半導體總部舉行的活動之前說。“把它投入生產是一場革命。”

半導體制造業的一個關鍵部分是縮小被稱為晶體管的元件——非常小的電子開關，處理從微波爐時鐘到手機運行的人工智能算法等各種數據。但隨著芯片元件的尺寸越來越接近單個原子的尺寸，摩爾定律就很難跟上步伐了。幾十年來，這條法律規定，每隔兩年，一個特定芯片的晶體管數量(以及相應的處理能力)將增加一倍，但速度正在放緩。

EUV是保持摩爾定律(Moore’s Law)繼續運行的關鍵——微型化不僅幫助我們的手機，還將計算智能帶到智能手表和安全攝像頭等更新的設備上。

三星的7nm制程技術被稱為7LPP (7nm低功耗+)，這使得芯片面積比公司之前的10nm制程技術減少了40%。性能提升了20%，同時功耗降低了50%。

“當你看到真正的移動設備時，一天的使用是如此重要，”斯蒂爾周三接受采訪時說。

三星證明了摩爾定律的重要性。為了跟上芯片創新的步伐，該行業不得不投入數十億美元和大量優秀人才來解決這個問題。到目前為止，三星已經得到了回報。三星是全球最大的存儲芯片供應商。2017年，三星超越英特爾(Intel)，成為全球營收最高的半導體公司。你的生活中很可能有一款三星產品，即使它是你最喜歡的智能手機的閃存。

除了閃存和DRAM，三星還制造了充當設備大腦的處理器，并生產顯示器和其他各種組件。它不僅在自己的設備中使用組件，還生產由蘋果等客戶設計的處理器。這項被稱為鑄造廠的業務對三星來說一直在增長。一年多前，該公司將其鑄造業務剝離出來，成立了一個獨立的機構，以吸引更多的客戶。

斯泰爾周三表示，三星芯片代工客戶的數量還在繼續增長，但他沒有透露哪個客戶是第一個使用其7nm技術的客戶。他表示:“對我們來說，業務繼續看起來非常、非常好。”

除了三星的芯片代工消息外，該公司周三還發布了一款新的固態硬盤和一個容量更大的DRAM模塊。

光刻是芯片制造過程中的一個關鍵部分，它利用光將電路模式投射到硅片上。但目前正在開發的處理器需要比傳統光波長更小的特性，比如試圖用太大的筆刷繪制一條細線。

為了解決這個問題，芯片制造商采用了許多技術，比如讓處理器在一臺機器上運行多次，以獲得所需的細節。但專家們說，這很貴，也要花很多時間，而且實際上只是短期的繃帶。

在加速制造、降低成本和提高處理器能效方面，最大的進步是使用EUV制造處理器。但這些機器的數量是現有機器的兩倍以上，而且還有一些技術問題需要幾十年才能解決。2012年，EUV機器制造商阿斯麥(ASML)告訴《華爾街日報》(the Wall Street journal)，其系統將在2014年投入大批量生產。但技術問題推遲了這一雄心。

斯泰爾周三表示，三星必須克服的最后兩個障礙是光源的功率和機器每天可以輸出的晶圓數量。

他說:“把高功率源的功率控制在250瓦以上是非常、非常關鍵的。”他指出，三星已經在6個多月的時間里實現了穩定的250瓦束流，而且它甚至已經證明了在280瓦的功率下運行的能力，這將進一步改善EUV過程。

三星還讓EUV生產速度足夠快，可以大批量生產。

“盈虧平衡點大約是每天1500片晶圓，”斯蒂爾說。“在這一點上，我們已經超越了它。”他拒絕透露具體細節。

臺積電(TSMC)以7nm制程技術擊敗了三星，但尚未使用EUV。據半導體博客科技(semiconductor blogAnandtech)報道，本月早些時候，該公司表示已經開始在芯片生產的早期階段使用EUV，但其工廠目前生產的處理器并不使用這項技術。

相反，臺積電使用了一種稱為多模式的技術，它需要多達四種類似模板的模式，即掩模，來在硅片上形成一層。三星表示，EUV可以使用一個口罩，可以將口罩總數減少20%左右。

Stear表示，與臺積電相比，三星的7nm EUV技術具有優勢。這對芯片設計者來說更劃算，而且可以顯著加快芯片工廠的制造過程，即所謂的晶圓廠。

他表示:“我們做出了一個戰略決定，即我們不打算用多種模式在(10nm和7nm EUV)之間架起一座橋梁。”“為了讓EUV投入生產，我們投入了所有的資金。”

斯泰爾周三拒絕透露三星新7nm工藝的最初客戶是誰。三星自己很可能會成為首批使用其Exynos移動芯片的客戶之一。

臺積電制造了蘋果最新的X12仿生7納米芯片，該芯片上個月在iPhone XS和XS Max上發布。使用7nm技術意味著該公司可以將兩倍數量的電路元件或晶體管填入相同的表面積。以A12為例，就是69億個晶體管。很難理解納米到底有多小，但最重要的是，新iphone的圖形處理速度將比2017年的siphone X快50%，而人工智能軟件的運行速度將快8倍。

一位知情人士表示，華為和高通也在與臺積電合作，生產首批7nm芯片。后者在8月表示，其下一代無線處理器可能被稱為驍龍855，將采用7nm制程。雖然高通最初與臺積電合作，但三星最終可能也會制造一些芯片。

與此同時，長期以來在芯片制造技術領域處于領先地位的英特爾(Intel)，近年來一直在苦苦掙扎。該公司將其10nm技術的大批量生產推遲了約三年，至2019年，據信，部分原因是制造方面的問題。(在公開場合，英特爾將問題歸咎于與一名員工的關系。)目前，臺積電和三星是唯一采用最先進工藝技術的半導體制造商。

三星已經在韓國華城的S3工廠安裝了EUV機器，并正在隔壁建造另一家EUC工廠。

三星在韓國華城S3工廠安裝了EUV機器。它正在附近建造另一家工廠，以生產更多的EUV。

該公司表示，預計到2020年，其新EUV生產線的產能將足以生產大批量的下一代芯片設計。

三星周三還推出了一款新的固態硬盤，名為SmartSSD。它可以被編程來滿足AI、5G和其他領域的不同客戶需求。

重要的是，“這一切都是為了讓計算能力更接近數據所在的地方，”三星公司負責內存銷售和營銷的高級副總裁吉姆埃利奧特(Jim Elliott)在周三的活動之前接受采訪時說。

“有大量的數據和噪音，”他說。“你如何在不浪費時間的情況下，對其進行分類和分析?”

例如，自動駕駛汽車可以從SmartSSD中受益，公司的現場數據中心也可以。埃利奧特指出，它比三星的標準固態硬盤快3.3到3.5倍。

三星還發布了一款256GB的三維堆疊RDIMM(注冊雙列直插內存模塊)，基于10nm級16GB DDR4 DRAM。它使當前最大容量加倍，以提供更高的性能和更低的功耗。埃利奧特說，新系統將使“更大的內存數據庫和實時分析能夠解決最復雜的問題”。

埃利奧特認為，短期內對記憶的需求不會下降。他指出，每兩年，世界創造的數據就比之前所有創造的數據加起來還要多。

他說:“過去，這個行業主要是銷售硬件、硬件、硬件、小部件和小配件。但在今天和未來，技術行業將更多地關注生成的數據及其使用方式。

埃利奧特說:“我們正在從物理時代向數據、非物理時代過渡。”

CNET的Stephen Shankland對此報告有貢獻。

下午4:55更新更多關于三星EUV線的信息。

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