好家伙,真的是好家伙,这是2025年我见过最TM离谱的说法。今天我刷到一个视频,一个视频博主手持一片wafer,口口声声说这个是国产5nm晶圆,还声称是通过非常非常非常关系才拿到的。当然视频最后还得来一波情绪价值高潮,得自豪!必须爱国注意价值观拉满。不是那啥,这哥们你知不知道你自己在说什么???怎么套个爱国主义价值观,假的就能变真的5nm了?这能是5nm工艺的晶圆?你好歹拿一片12英寸的吧,就算骗骗人,装装样子好歹也专业点?有人问,启哥你怎么看的出着这不是5nm,说不定人家真是5nm。那我只能这样说,除非他说他孙悟空转世,身上神通功夫千变万化,小小法力随意拿捏就能变出一块5nm晶圆,否则打死我都不信。道理很简单,第一,这明显是片8英寸的晶圆,8英寸直径是20cm,12英寸晶圆直径是30cm,8英寸晶圆上怎么5nm工艺?全世界哪片5nm晶圆不是12英寸的?第二,这一看晶圆的色泽99.99999%是用铝,绝对不可能是铜,5nm工艺用铝互联,你信么?肯定有人好奇,为什么8英寸尺寸就不能做5nm?难道晶圆制程和工艺就必须一一对应关系吗?这问题问的好,十年前我刚入行的时候,也有过这样的疑惑,也是不厌其烦的请教别人,反正洒家脸皮厚,死缠烂打,不停问问题,只要人家不明确拒绝你是不是有点烦?就一定要打破砂锅问到底。(当然我不会对妹子死缠烂打,舔狗必死)实在不行,一个红包,两顿酒,三人五人好基友,大家约出来吃顿饭,男人么,只要够豪爽,四海之内皆兄弟!为什么晶圆尺寸能和工艺制程挂钩?这个要从设备历史发展开始说起。上世纪70年代初开始,半导体行业进入黄金发展时期,各种各样的器件,如微处理器,功率,射频,存储芯片,等蓬勃发展,同步的集成电路微电子加工工艺也同步前进。最早的晶圆从4英寸开始,工艺也是微米级别,现在耳熟能详的设备工艺大哥,AMAT(美国应用材料)就是从提供CVD设备起家。AMAT成立于1967年,起点就是集成电路工艺中的薄膜沉积设备,后面发展出刻蚀设备,然后通过一系列的资本运作,不断收并购类似CMP,离子注入,量检测,热处理,ALD等,到现在成为除了光刻设备之外,几乎其他设备齐全的半导体设备行业的大哥,(如果算营收和ASML略有胜负,但是设备种类远超仅做光刻和量测的ASML)。虽然摩尔定律的不断演进,晶体管尺寸不断缩小的,但是按理讲,晶体管尺寸缩小和晶圆面积大小并没有必然关系。但是摩尔定律到现在还起作用的,核心根本逻辑不仅仅指明了工艺的集成重要性,点明了芯片制造的是商业行为,降成本是永远的方向!毕竟在摩尔定律说的晶体管数量每 18-24 个月翻倍,芯片性能提升一倍,价格下降一半。好了,大家看看4英寸和6英寸的硅片面积比,是1:2.25。也就说相同的一代工艺,在6英寸硅片上生产芯片数量是4英寸硅片上的2.25倍!这不是6英寸面积大的优势就出来么,毕竟生产工序是一样的,多得了一倍的芯片,单芯片成本不就降了么。再看6英寸和8英寸的面积比是1:1.77,再看8英寸和12英寸的面积比1:2.25。这个时候,不光是干FAB的,还是为FAB提供半导体设备的公司,在4-6英寸硅片转换节点上,就不能可能再为小尺寸硅片的提供先进工艺设备,无形中大家都被摩尔定律推着前进。道理很简单,持续的扩大面积和缩小工艺节点,整体上来讲是降本增效,符合商业演进路线。于是摩尔定律就这样神奇地推动了半导体行业发展走过了几十年。到现在从4英寸, 到6英寸, 到8英寸,到12英寸,在一代硅片面积下,就有对应的工艺节点,因为到下一个工艺节点,没有设备公司会为上一代小尺寸面积的硅片去研发更先进工艺设备。于是到现在,基本硅片面积和工艺节点,因为历史原因,几乎就成了一一对应的关系。6英寸工艺:基本从0.5微米到0.35微米到0.25微米;8英寸工艺:基本从0.25微米到0.18到0.13微米,有个别FAB还有0.11微米的;12英寸工艺:从90nm开始一路往下,包括65/55nm(这属于同一代),45/40nm(同一代),32nm(intel做CPU独有,其他FAB没有),28nm,22/20nm,16/14nm(同一代),10nm,7nm,5nm,3nm。按照TSMC的说法,马上就有2nm节点推出,未来可能还有1.4nm。所以全世界只要正常商业化量产的5nm,它就必然是12英寸上的工艺,哪怕教授水论文,也不可能拿8英寸的硅片来做,就算有,你也没有对应的设备,哪家设备公司的5nm设备是按照8英寸尺寸来开发的?当然你别跟我说12英寸腔体大,赛进去8英寸的硅片问题不大。这个我就有点杠不过的,我不知道怎么回答了,这种人大概率是ETC生的,只知道抬杠。这虽然8英寸硅片能塞进12英寸的腔体,但是你觉得,各种沉积的厚度,刻蚀的速率,离子注入量,良率,均匀性,一致性,各种各样的参数能在8英寸硅片上完成吗?这不是鬼扯么?哪怕罗老师也不会把大杯饮料倒入超大杯来喝吧!请注意从20nm以下,行业开始进入FinFET结构,也就是立体晶体管,不再是以前平面型晶体管,这个时候再用以前按照最小特征尺寸CD来叫已经不合适了。于是这个时候开始引入P.P.A等效制程概念,即性能,面积,和功耗。如果一代新工艺,在性能,面积和功耗上均有所增加,哪怕它的特征尺寸和过去并没有太大区别,依然取名新一代工艺。此时此刻的英特尔开始破口大骂:你们两个老6,整天就知道整这些花里胡哨的玩意儿,我就问你们,你们所谓的7nm工艺,有没有老子10nm的金属密度高,有没有,回答我,Look in my eyes !事实上所谓的14nm,7nm真就这么来的,但是两代工艺之间的CD真不是一倍关系。只是按PPA的等效关系,应该算14的一半7,7nm就这么来了。所以一代硅片面积对应一代制程,一代设备,一代工艺,一代芯片这句就是这么来的。当年Intel不是没有试过,而是试过的。但是最终发现18英寸面积下,无论光刻机,还是薄膜沉积设备,还是刻蚀设备,还是CMP,或者离子注入等其他设备,研发投入太大,工艺不稳定,而且投入极高,投入产出比的账根本算不过来,于是都没人玩,所以18英寸的故事就到此结束。总结起来一句话,不能降本增效,不符合商业规律,自然就戛然而止。金捷幡老师就这个问题专门写过长文,大家自己去找找,2019年的事。说完硅片面积与工艺的关系,再说说我发现第二个问题,就是为什么不是铜互联?很显然除了尺寸是8英寸之外,视频里的晶圆,这色泽一看就明显不是铜,而是铝。在6英寸工艺之前,金属互联材料大多选择铝,甚至到8英寸的时候,除了少量FAB有钨互联(记忆中TSMC的FAB10有),之外大部分都是铝或者铝+钨塞。R是电阻率,C是电容常数,相信以洒家粉丝的水准都知道我要说什么,毕竟评论区人均微电子博士。要提高芯片的工作频率,就要在RC延迟上做文章。说穿了,就是减少漏电,降低电压,提高速度,这主要是RC延迟决定的。问题要又要低电阻,电容系数又要有保障,铝以下选来选择去这么几种材料。
铝的电阻是2.67μΩ.cm,比铝低有金(2.35)、铜(1.67)、银(1.63)。
在0.18微米工艺的时候,铝的弊端逐渐显现出来。
然后业界开始论证,金银铜选谁?
这个时候铜有着更好的导电性能,较高的熔点,以及较好的抗电子迁移性能成为行业研究重点。
当年业内有人提出过用银,后面因为,银第一贵,第二活性太高,第三形成不了很好的阻挡层,界面有问题,最终放弃,最后行业选择了用铜。
实际上真正小线宽的时候(金属层线宽最小的也就几十纳米),这么小的截面积下,铜和银的电阻率差别真不大,但是铜在其他方面完胜银,于是行业就选择了铜。
但是从铝工艺过渡到铜工艺也发生过难点,问题在于铝可以被干法刻蚀,可以被刻蚀出各种形貌,但是铜不行,因为铜不能被干法刻蚀!!!
怎么办呢?于是有人想到了先在介质层上挖沟槽,钻深孔,形成最后形貌,再把铜填进去,然后把多余部分用化学机械抛光的方式磨掉,这不就形成了铜互连结构。
这个把铜填进去的过程,有个古老而形象的名字——大马士革镶铜工艺!
1997年IBM的新型铜互联工艺横空出世,取名大马士革工艺!这个时候刚好12英寸硅片问世,于是从130nm-90nm,从最后一代8英寸到第一代12英寸工艺开始,铜互联逐渐取代了铝互联成为行业标准。
大马士革包括后面的双大马士革工艺,就成了12英寸金属互联结构形成的核心工艺。
所以12英寸以下主流就是铜互联,当然在先进性的制程里,还有锰(Mn),钌(Rn),钨(W),钼(Mo),钴(Co),铋(Bi)等金属材料的加入,但是主要的互联材料依然是铜。这就是我一眼看出来这不是5nm工艺的原因,这分明不是铝么,你别跟我说这个颜色是银,打死我都不信!第一、国产5nm,不远的将来肯定会有,毕竟5nm现在是等效工艺概念,而不是实际CD,只要功耗压下去,性能提上来,它怎么就不能是5nm?第二、这位大哥做自媒体就算蹭流片,好歹稍微专业点,拿个12英寸晶圆吧?拿8英寸晶圆骗鬼呢?你真拿12英寸晶圆,还真看不出是5nm,还是55nm!因为真的看不出来!不拿专业的量测仪器,仅仅是宏观外表是分不出来的。说到这里,我再看了一眼评率区,人麻了,这评论都是HW赢麻了,我又想起花姐之前说的,现在芯片饭圈化的现象。无论是米家,还是HW,还是其他公司,说实话,真不关心到底有没有所谓公关费,到底有没有养水军,这跟我压根没关系。包括洒家在内,相信绝大部分的普通人,其实是很反感贴标签的,我用苹果就是不爱国?我用HW就是爱国?哪我苹果HW都有是精神分裂还是墙头草?这叫什么事?这么搞下去,那大漂亮国的两党驴象之争的闹剧有何区别?凡是对面党派支持的政策我就反对,凡是对面党派反对政策的我就支持?记住,中国是中国,我们讲究的是实事求是!我们是以一切从实际出发的,客观唯物主义的社会主义国家!饭圈化,贴标签,搞对立,这一套所谓的政治正确在中国行不通!但是反过来想,你不搞对立,不搞争议话题,短视频平台哪来的流量?(这视频在DB平台好十多万的播放量,视频留言破千)果然,资本为了流量,噱头,为了攫取更大的利益,不仅默许这种胡扯的内容,还故意调整算法让你们看它想让你看到的东西!!!到了这种层面不是我能左右的了,我只能告诉大家,人要有自己的独立思考能力,能有自己的理性的判断力,拒绝饭圈化,拒绝二极管思维,拒绝信息茧房,少刷无聊的视频,多看看书吧。