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台积电早期 5nm 测试芯片良率 80% HVM (一)

2020.9.29
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

在今天的 IEEE 国际电子器件大会(IEDM 2019)上,台积电概述了其在 5nm 工艺上取得的初步成果。目前,该公司正在向客户提供基于 N7 和 N7P 工艺的产品。但在向 5nm 进发的时候,两者贾昂共享一些设计规则。据悉,与 7nm 衍生工艺相比,N5 新工艺将增加完整的节点,并在 10 层以上广泛使用 EUV 技术,以减少 7nm+ 制程的总步骤。此外,台积电会用上第五代 FinFET 技术。

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(题图 via AnandTech)

TSMC 表示,其 5nm EUV 可将密度提升约 1.84 倍、能效提升 15%(功耗降低 30%)。当前测试的芯片有 256 Mb SRAM 和一些逻辑器件,平均良率为 80%、峰值为 90% 。显然,尽管新工艺能够缩小现代移动芯片的大小,但收益率要低得多。目前新技术正在处于早期测试阶段,预计可在 2020 上半年转入量产,预计 5nm 成品芯片可在 2020 下半年准备就绪。

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目前 TSMC 7 nm 工艺可在每平方面积上堆积 1 亿个晶体管(约 96.27 mTr / mm2),5nm 新工艺可达 177.14 mTr / mm2作为试产的一部分,TSMC 会制造大量的测试芯片,以验证新工艺是否如预期般推进。其中包括一种静态随机存储(SRAM),以及一种 SRAM + 逻辑 I/O 芯片。
TSMC 展示了具有大电流(HC)和高密度(HD)特性的 SRAM 单元,尺寸分别为 25000 / 21000 平方纳米。同时,该公司正在积极推广有史以来最小的 HD SRAM 。

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至于组合芯片,TSMC 表示其包含了 30% SRAM、60% 逻辑(CPU / GPU)、以及 10% 的 IO 组件。SRAM 部分为 256 Mb,所占面积为 5.376 平方毫米。不过 TSMC 指出,该芯片不包含自修复电路,意味着我们无需添加额外的晶体管,即可实现这一功能。若 SRAM 占芯片的 30%,则整个芯片面积为 17.92 平方毫米左右。
目前 TSMC 公布的平均良率约为 80%,单片晶圆的峰值良率则高于 90% 。但 17.92 平方毫米的面积,意味着它并非高性能的现代工艺芯片。

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