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华为5G处理器太厉害!高通、苹果都要甘拜下风了?

微博用户“手机晶片达人”8月22日发布消息称,“三星7纳米
EUV工艺(极紫外光刻技术)出现问题,导致高通5G芯片骁龙SDM7250受到损害,未来批量量产交付会出现问题”,一度让“三星导致高通5G芯片全部报废”的话题进入微博热搜排行榜的前十。在传言发酵的过程中,又出现除了SDM
7250之外,高通第二季度原本计划量产的骁龙X55
5G基带也会受到三星7纳米良品率问题影响的消息,进一步引发业内热议。针对该消息,高通中国方面8月22日晚间对《中国经营报》记者说,这是彻头彻尾的假新闻。8月23日下午,三星电子方面向记者发来官方声明称:针对近期部分媒体关于“三星7nm
EUV良率”的相关报道,内容与事实完全不符。三星电子在官方声明中介绍,三星Foundry于今年4月在业内首推以EUV技术为基础的量产产品,并向客户供货。三星电子的EUV技术,历经长时间的研发,并拥有成功量产的经验,目前已达到高技术成熟度以及高良品率。以EUV技术为基础的5G产品计划在今年第四季度开始量产。传言涉及的产品——骁龙SDM7250
5G处理器,据称原计划于2020年年初上市。由于骁龙700系列产品历来是面向中高端智能手机市场,也就意味着高通支持的智能手机厂商OPPO、vivo、小米、一加等,很快有机会推出价格更加低廉的5G手机。但依据高通方面的消息,目前高通还从未对外披露过骁龙SDM7250
5G处理器的相关消息,因此关于这款产品的很多细节暂时无法对外提供。当前市场上已经推出的5G旗舰手机,主要是采取骁龙855+高通X50
5G基带、华为海思麒麟980、三星Exynos
9825等,联发科和紫光展锐也在积极推出自己的5G芯片,传言中的骁龙SDM7250的尽快上市,一方面将有助于高通在5G移动芯片市场拿下更多份额,另一方面也有助于高通的合作厂商在5G手机市场拿下更多份额,因此备受业内关注。对于三星Foundry而言,这关乎7纳米市场之争。随着5G商用步伐的不断加速,台积电与三星Foundry的7纳米之争日趋白热化。台积电采用传统微影技术且早已量产7纳米制程工艺。而EUV技术是近年以来半导体生产领域最重要的技术变革,采用7纳米EUV工艺的三星Foundry也寄希望通过7纳米之争实现“弯道超车”。在当前的5G芯片之争中,三星Foundry的队伍中站着三星Exynos982和高通骁龙相关产品,同时涉及到三星、OPPO、vivo、小米、一加等一众手机厂商,台积电的队伍中站着苹果、华为海思、联发科等,也涉及iPhone、华为、荣耀等手机厂商。任何变动都会引发5G市场格局的变动。公开数据显示,作为全球范围唯二的7纳米厂商,2019年第二季度,台积电在全球代工市场的市场份额为49.2%,三星Foundry的市场份额为18.0%。不过,双方的7纳米之争,很可能会重新塑造市场格局。

5G技术具有非常可观的前景,它的高传输速率、高带宽、低延时等特性也是手机品牌厂商非常关注的重点。下面,盘点那些全球领先的5G处理器:

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1、苹果A12和A13处理器

2019年最后一个月,5G芯片大战全面开打,11月26日,联发科正式发布旗下首款5G
So芯片—天玑1000,根据供应链消息,联发科向客户提供天玑1000的报价,价格大概在70美元。

虽然苹果的iPhone
X销量不及预期,但不得不说它采用的A12处理器性能强悍。去年年初,苹果在新手机里面采用7nm工艺的A12处理器,在性能、功耗和省点上都表现出色。随着5G时代的即将到来,苹果也在布局5G处理器,A13处理器就是苹果第一款旗舰5G处理器。

12月3日,芯片巨头高通在夏威夷的技术峰会上宣布推出了全新的骁龙865移动平台,以及骁龙765和765G两款面向中端机型的5G芯片。

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芯片一经推出,便收到各大手机厂商的追随,小米一举拿下了两款芯片的首发。OPPO宣布,即将于12月正式发布的全新Reno3
Pro将率先搭载高通的新一代骁龙765G集成式5G移动平台,这将是OPPO首款双模5G手机。此外,OPPO将于2020年第一季度首批推出基于高通骁龙TM865移动平台的旗舰级5G手机。加上华为、三星发布的5G基带芯片,5G芯片大战已经正式开打。

据透露,A13仍是由台积电代工,采用了7纳米EUV工艺,与之前10纳米工艺相比,7纳米EUV工艺可以将芯片面积缩小一半,但能耗却提升一半以上。据悉,苹果A13的架构和之前A系列处理器架构有一定变化,将采用全新封装工艺,整体性能提升,而且功耗也相对于之前有所降低。苹果的第一款5G手机iPhone
X
Fold很可能采用A13处理器,除此之外,A13处理器可能会作为MacBook移动笔记本的处理器,性能方面值得期待。

小编统计显示,目前,发布的5G SoC芯片只有联发科的天玑1000、华为的麒麟990
5G和三星的Exynos
980和高通骁龙865移动平台和765G集成式移动平台。除了三星外,其他三家5G芯片的快速推出,都离不开一家晶圆代工厂的身影——台积电。

2、华为麒麟980和麒麟985处理器

台积电7纳米制程在客户群中的优势地位

华为推出的麒麟980处理器也是采用台积电7nm工艺制程,性能相对于上一代提升近20%,搭载的ARM
Cortex-A76核心,在同期处理器独树一帜。和苹果的A13处理器一样,华为麒麟985处理器也是由台积电代工,采用的也是7纳米EUV工艺,仍是ARM架构,这款处理器支持5G网络,能耗比在同类处理器非常可观。

台湾供应链透露,台积电7纳米的客户包括苹果、海思、联发科、高通、英伟达、超微、赛灵思、比特大陆等。业界人士分析,苹果A13处理器、海思和5G基站芯片及超微绘图处理器、电竞处理器和服务器芯片都集中在2019年下半年陆续拉货,导致台积电7纳米生产线爆量,交货时间从原本的2个月拉长到半年。台积电第四季7纳米产能全满投片,客户已开始排队抢产能。此外,台积电5nm制程已获苹果、海思、AMD、比特大陆和赛灵思5大基本客户,并决定将月产能由原本的5.1万片扩建至7万片,量产时间或将提前至明年3月。

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比如,华为海思9月17日推出的麒麟990 5G版本则有台积电7nmEUV加持。麒麟990
5G采用7nm+EUV工艺制程,配备两颗2.86GHz
的大核心A76,两颗2.36GHz的中核心A76和四颗1.95GHz的小核心A55,组成了三档能效架构,GPU采用的ARM
Mali-G76;NPU方面,麒麟990搭载华为自研的业界首款达芬奇架构,通过大核+微核设计,实现最高达24倍的能效。

据悉,2019年下半年,华为在推出的旗舰机Mate
30系列可能是麒麟985处理器搭载的第一款手机。

11月26日,联发科的官方说明是,天玑1000采用台积电7nm工艺制造,这款芯片基于台积电7nm工艺,将会首发采用Arm最新的Cortex-A77
GPU内核和Mali G77
GPU内核,同时还支持SA/NAS双模、双载波技术,5G下载速率可以达到全球最快的4.7Gbps。

3、高通骁龙855和骁龙865

高通官网披露的信息显示,骁龙865、骁龙765及骁龙765G移动平台,都将采用7nm工艺。外媒报道,骁龙865采用将是台积电的7nm
“N7P”工艺,这一工艺在7nm工艺的基础上改进而来。苹果9月推出的iPhone
11系列所采用的A13仿生芯片,也是由这一工艺打造。代工骁龙865,是继之前的骁龙855之后,台积电再次代工高通的高端移动平台。

2018年年底,高通发布了一款新的移动处理器骁龙855,当时这款性能也是排行市场前列,和A12处理器性能也是可以相匹配。它采用台积电7nm工艺
,骁龙855是全球首个商用的5G移动平台,在GPU方面表现出色,玩游戏方面很顺畅,功耗也是相对较低。

台积电加大研发和产能提升,未来可望提升7纳米营收占比

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拓扑产业研究院分析师徐韶甫对记者表示,2019年在总体经济不稳定的影响下,全球半导体产业表现呈现衰退,晶圆代工产业更迎来罕见负成长。而展望2020年,尽管市场氛围仍有不确定性,但受惠于5G、AI、车用等新兴终端应用需求的持续加持,可望拉抬半导体产业逐渐脱离谷底。即便在2019年半导体景气低迷的情形下,7纳米节点的采用率仍获得大幅度的提升,也更加速7纳米EUV与5纳米的量产商用。

为了应对友商的5G处理器,高通即将推出的旗舰处理器骁龙865处理器被称为骁龙855的升级版,之前网传它们将采用三星的7nm工艺,其实仍是采用台积电的7纳米EUV工艺。除了性能和功耗表现不错,在支持5G网络上,这款处理器集成SDM555G调制解调器,同时在内存支持上也是不断升级。据可靠消息,骁龙865会在2019年底发布,搭载的手机会在2020年年初发布。

图:2019年全球晶圆代工区域分布与TOP10占比。

4、三星Exynos 8895和Exynos 9825处理器

拓扑研究所的调研显示,在全球Top10代工厂商统计图中,台积电大比例领先,市场份额占比超过了50%。而第二名的三星也增长到了19%左右,第三的格芯只有9%左右,第四的联电大约7%左右,中芯国际只有5%左右。我们可以明显看到,全球晶圆代工市场正呈现出强者恒强的局面。

去年11月,三星发布了他们的三星Exynos
9820旗舰处理器,这款不同于高通、苹果和华为,它采用三星8nm工艺,不同于台积电的EUV工艺,三星的10纳米鳍式场效应晶体管制程在能耗比上更出色。据笔者了解,鳍式场效应晶体管的制作方法包括在硅衬底表面形成源区和漏区,在所述硅衬底表面形成氧化层并对所述氧化层进行平坦化处理等流程,这种制作方式的可以改善电路控制并减少漏电流,缩短晶体管的闸长,这个对于缩小芯片的体积上有非常大的帮助。在CPU架构上,三星有两颗自研大核和两颗Cortex
A75大核及四颗A55小核总共八核组合,性能强悍无比。

据笔者了解,台积电7纳米在2017年底有试产,2018年小量量产,主要爆发应用在2019年。台积电N7+的量产速度为史上量产速度最快的制程之一,在2019年第二季开始量产,在7纳米制程技术量产超过一年时间的情况下,N7+良率与N7已相当接近。N7+同时提供了整体效能的提升,N7+的逻辑密度比N7提高15%至20%,同时降低功耗,使其成为业界下一波产品中更受欢迎的制程选择。

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2018年,台积电7纳米工艺量产后,2019年有100多个芯片陆续流片,涉及到CPU、GPU、AI芯片、加密货币芯片、网络、游戏、5G、自动驾驶芯片等行业。

虽然在时间节点上,三星5G处理器研发速度慢了一点,但是三星将在中旬推出自己的第一款7nm处理器,这个处理器就是Exynos
9825处理器。它基于三星的EUV工艺。据三星资料显示,该7nm
LPP制程可以减少百分之二十的光罩流程,在成本和能耗比上达到完美平衡。据三星介绍,它们将在三星旗舰机Galaxy
Note 10上搭载这款最新的处理器。

台积电在2019年10月17日举行的投资人会议上,总裁魏哲家释放两个关键信息:第一、5G客户下单全面提前发酵,主要集中在两大技术制程:7纳米和5纳米。这些需求令7纳米产能大爆满,而且5纳米的新产能也将提前上量。第二、台积电上调2019年资本支出,从年初的100亿上调到140-150亿美元,砸下巨资建设高端制程和充足产能,来抓住5G时代的市场机遇。拓扑研究所的预测是,2019年底,台积电7纳米的营收就会超过总营收的三成,这也是台积电成长速度最快的地方。

5、联发科Helio M70

为何5G手机芯片需要高端制程技术呢?台积电的解释是,5G手机的芯片因为功耗问题,很多都需要高端制程才能满足客户需求,因此,5G手机订单的强劲成长,也让台积电7纳米和5纳米制程的产能快速起跳。

尽管近年来联发科在4G手机处理器性能上落后于高通和华为等顶级处理器厂商,但是在5G处理器的研发上,他们可谓是不遗余力,投入重大,抱着“背水一战”的决心。2018年12月,联发科在广州发布了5G多模整合基带芯片Helio
M70,据悉,这款芯片也是采用台积电7nm工艺,不仅支持4G频段网络,对5G也是全力支持。它的优点就是相对于同款功耗大幅度降低,同时非常简化设计,为手机厂商提供差异化设计解决方案。

此外,台积电的6纳米制程技术将于2020年第一季进入试产,并于年底前进入量产。随着EUV微影技术的进一步应用,N6的逻辑密度将比N7提高18%,而N6凭借与N7完全相容的设计法则,亦可大幅缩短客户产品上市的时间。

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台积电南京公司总经理罗镇球先生曾表示,在半导体这个领域,无论是晶圆代工、设计公司、EDA或者是IP从业者,想要获得领先优势皆要关注三个方面,那就是资金、技术和人才。这三者是缺一不可的,也是需要持续积累的。

对于推出时间,联发科的5G处理器比苹果和高通的5G处理器推出时间稍微晚点,预计在2020年将会推出商用版本。​​​

罗镇球强调说:“台积电毫无疑问在先进制程方面有极大的领先优势,但我们同时在电源管理器和传感器等特殊工艺上也有布局。我们的目标是客户想实现一个系统产品时,都可以在台积电找到合适的节点和工艺来配合生产。”

三星7纳米晶圆代工也在持续推动中

在进入7纳米节点后,全球就是台积电和三星的直接对决。三星为了加快追赶台积电,去年就直接上了7nm
EUV工艺,并且在7nm EUV遇阻量产前,还退而求其次的推出了8nm工艺。

与此同时,三星还在加码研发5nm工艺。而根据三星此前透露的信息显示,5nm
LPE工艺将在今年内完成流片,并于明年上半年投入量产。同时,三星还计划在2020年推出6nm
LPE和4nm LPE工艺。

据拓扑研究所的调研显示,在产能的部分,7纳米制程因为台积电的客户订单比较多,规划产能量大,基本上到今年底会有超过100K的水准,明年还会小幅度增加。三星初期会以10K左右的少量量产来做,未来随着客户下单量增加,会持续提升产能规划。

作者:章鹰

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