芯片是脑力密集型产业，随着时间的推移，全球拥有芯片设计和制造全产业链的企业仅仅剩下三星和英特尔，不同于英特尔的稳中求进，三星似乎更加激进。近日，据外媒曝光，三星公布了自己的芯片制造工艺的路线图，三星方面表示，它们将于2019年底采用6nm工艺芯片代工，明年将完成5nm工艺和4nm工艺的芯片，在先进半导体制程技术上，三星只有台积电一个对手了。

三星为何急于推出自己的先进制程工艺？

摩尔定律揭示了半导体产业的发展规律，也是芯片巨头们决胜江湖的一本“武林秘籍”，正是这个规律的存在，让英特尔、三星、德州仪器等企业称霸半导体界几十年。如今，半导体产业走到了一个关键的节点上，那就是7纳米制程，很多专家表示，7纳米将是推进摩尔定律的下一重要关卡，因为随着半导体进入7nm节点，包括半导体设计、材料、制造工艺和封装测试等，每个半导体制程环节都面临严峻的挑战，成本和效能已经不能成正比了。

目前能够设计7nm芯片的企业有华为、三星、英特尔、高通和苹果等顶尖集成电路设计企业，但是拥有7nm制程技术的仅有三星和台积电，英特尔似乎已经落户了这两大对手。英特尔高层曾表示，7nm工艺会在两年内推出，最早将在2021年问世。

三星、台积电在先进制程工艺上的你追我赶，无非是为了在市场的争夺中占据先机。在代工模式方面，英特尔在电脑方面的领先是统治级别的，三星则擅长于智能手机芯片，而台积电则是两者皆通，甚至现在还占据了挖矿机芯片9成的市场。在10nm工艺上，台积电拿下了华为麒麟970和苹果A11两款芯片的代工订单，而三星则抢到了高通骁龙845代工订单。

在7nm工艺上，华为麒麟980也选择了继续和台积电合作，在三星的7nm制程工艺研制出来之前，苹果A12、高通骁龙855的意向合作伙伴也是台积电，但三星突然提前半年完成7nm新工艺的研发，让高通和台积电的合作存在一定的变数。有消息称，高通已经将新的芯片样品送交三星进行测试，但具体是不是骁龙855就不得而知。不过在此之前，三星已经宣布自己的7nm工艺已经赢得了高通5G芯片的订单，不出意外的话，三星拿下骁龙855也只是时间问题。

面对台积电和三星的步步紧逼，英特尔也不得不做出改变，英特尔在去年向包括ARM阵营在内的所有厂商开放代工业务，并表示代工业务营收在英特尔总营收中的比重将逐渐提升，三星对7nm、5nm工艺的执着上，的确是比英特尔更加激进。

芯片巨头的半导体制程“竞赛”

2018年发生了让业内人惊讶的一件大事，那就是联电与格芯先后退出先进制程的军备竞赛，加上英特尔的10nm制程处理器量产出货时程再度递延到2019年底，均显示先进制程的技术进展已面临瓶颈。展望未来，还有能力持续推动半导体制程微缩的业者，或只剩下台积电、三星和英特尔三家公司。

从进度上看，台积电公布的7nm芯片已有50多款在流片，可算是遥遥领先。英特尔则仍苦苦挣扎于10nm。而三星近年来逐渐将代工业务视为发展重点，先后在美国、中国、日本等多地先后举办的三星代工论坛上还公布了其7nm以后的最新工艺路线图，预计2018年推出7nm FinFET EUV工艺，而8nm LPU工艺也会开始风险试产，2019年推出7nm的优化版，即5／4nm FinFET EUV工艺，同时面向RF射频、eMRAM等芯片的18nm FD－SoI工艺开始风险试产，到2020年推出3nm EUV工艺，同时晶体管架构从FinFET转向GAA。三星目前已将GAA视为7nm节点之后取代FinFET晶体管的新一代候选技术。

三星作为全球最大的存储芯片生产企业，通过在存储芯片上锤炼先进工艺，在过去三年间，三星就采用EUV技术处理了20万片晶圆生产SRAM。2017年五月，三星推出了首款使用EUV光刻解决方案的半导体工艺技术7nm LPP EUV，预期可借此突破摩尔定律的扩展障碍，为单纳米半导体技术的发展铺平道路。另外，三星位于华城市的7nm厂预计最快明年量产，并计划投入56亿美元升级晶圆产能，其中三星在韩国华城的S3生产线上部署了由原本的10nm工艺改造而来的ASML NXE3400 EUV光刻机，这条生产线的EUV产能据称已经达到了大规模量产的标准。

除此之外，三星还将新建一条EUV工艺专用的产线，计划在2019年底全面完成后，2020年实现EUV量产。相较之下，台积电今年才宣布和联发科合作试产7nm制程12核心芯片，但根据台积电10nm今年难产的现状来看，台积电的研发进程显得相当落后了。

EUV技术是7nm工艺的关键

7nm工艺是半导体产业一个非常重要的转折点，而要想获得非常好的良率，引入EUV技术是7nm工艺的关键，同时这项技术也是摩尔定律延续到5nm以下的关键技术，引入EUV工艺可以大幅提升性能，缩减曝光步骤、光罩数量等制造过程，节省时间和成本。不过，引入EUV技术并不容易，其需要投入大量资金购买昂贵的EUV设备，同时需要进行大量的工艺验证以确保在生产过程中获得较佳的良率，才能以经济的成本适用于生产芯片。

EUV技术也叫极紫外光刻技术，它以波长为10－14nm的极紫外光作为光源的光刻技术，极紫外线需要通电激发紫外线管的K极放射出紫外线。EUV光刻技术也被业内人称为下一代半导体工艺的最佳技术选择。

虽然EUV技术备受关注，但是目前仅有少数厂商掌握其核心技术。对于大多数的半导体制造商而言，EUV光刻的基本设备仍需进步，这样才能满足成熟的量产需求。如光刻胶的灵敏度，掩模技术的成熟度，还有需要提升光源的透射率等等，这些都是目前面临的最大技术难题。

三星采用的是激进式的EUV技术

2018年，三星和高通宣布扩大晶圆代工业务合作，该合作计划将长达十年，三星将授权“EUV光刻工艺技术”给高通使用，其中包括使用三星7nm LPP EUV工艺技术制造未来的骁龙5G移动芯片组，预计高通下一代5G移动芯片，将采用三星7nm LPP EUV制程，通过7nm LPP EUV工艺，骁龙5G芯片组可减少占位空间，让OEM厂有更多使用空间增加电池容量或做薄型化设计。除此之外，结合更先进芯片设计，可明显增进电池续航力。

三星如此坚定地在其首个7nm就激进地采用EUV技术，是三星综合许多因素考虑的结果，包括EUV设备是否准备好，成本、多重曝光复杂性、保真度和间距缩放等。对三星自家的7nm而言，（栅极）间距可以控制在单次曝光，这使得整个光刻工艺流程减少了与曝光相关的大部分设计复杂性，这也恰恰说明三星内部开发的EUV光罩检测工具，是三星的一个重要优势。目前市场还没有类似的商业工具被开发出来，不仅如此，三星也在开发EUV微影光阻剂，并有望在今年稍晚达到大规模量产要求的目标良率。

EUV技术的进展还是比较缓慢的，而且将消耗大量的资金。尽管目前很少厂商将这项技术应用到生产中，但是极紫外光刻技术却一直是近些年来的研究热点，所有厂商对这项技术也都充满了期盼，希望这项技术能有更大的进步，能够早日投入大规模使用。各家厂商都清楚，半导体工艺向往下刻，使用EUV技术是必须的。在摩尔定律的规律下，以及在如今科学技术快速发展的信息时代，新一代的光刻技术就应该被选择和研究，因为EUV与其他技术相比有明显的优势。比如，EUV的分辨率至少能达到30nm以下，且更容易收到各集成电路生产厂商的青睐；EUV是传统光刻技术的拓展，同时集成电路的设计人员也更喜欢选择这种全面符合设计规则的光刻技术；EUV技术掩模的制造难度不高，具有一定的产量优势等。

虽然半导体摩尔定律终将会失效，但是EUV技术带来的进步仍让厂商期待这个定律的延续。未来，EUV技术定会成为这些厂商重点研究的一门技术，三星激进式的做法是否是正确的决策，还有待时间的验证。