这几天在看某个粉丝在我之前讲解光刻机视频发的评论,内容是这样的:

荷兰阿斯麦公司的EUV光刻机一天能刻多少颗芯片?一年才生产几台,那么它是怎么满足市场的呢?

要知道光手机一年就要十几亿部,那么光刻机可以同时刻多少颗芯片?

嗯,这个问题问的非常好,所以针对这一系列的问题,我想单独做一期视频来讲解。

谁叫咱们这么宠粉呢!

2019年荷兰阿斯麦公司一共才卖了26台EUV光刻机,有一半是卖给了台积电。

作为阿斯麦最大的客户,台积电在晶圆代工领域独占半壁江山,在先进工艺制程研发上也是业界领先。

根据台积电官网公布的数据,2019年台积电公司年产能超过1200万片12寸晶圆产量。

换算成每个月的话,月产量是100万片左右。

这里要注意下它是说多少万片晶圆的产能,并没有说多少颗芯片。

那能不能自己估算,算出个大概呢?

首先咱们先来了解下晶圆跟芯片之间的关系。

现在我们常见到的芯片,全部是硅基芯片,即利用硅晶圆制作出来的。

而硅晶圆是一种厚度大约在1mm(毫米)以下,呈圆形的硅薄片。

在这个硅晶片上我们可以加工制作成各种电路元件结构,让它成为有特定电性功能的IC产品,比如芯片之类的东西。

而这种圆形薄片有很多尺寸,比如8英寸大小,12英寸大小,18英寸大小,甚至更大的。

那么问题就来了,这些硅晶圆片,究竟多大尺寸才是最合适的?

事实上芯片制程越小,晶圆的尺寸就越大。

目前14nm或以下制程的芯片,全部采用12寸的晶圆片来制造的,因为晶圆越大,衬底成本就越低。未来甚至会有18寸或更大的硅晶圆片出现。

但从目前的数据来看,12英寸晶圆的出货面积占全部半导体硅片出货面积的65%左右,8英寸的占20%左右,其它的主要是更小尺寸的晶圆片了。

所以如果用12寸的晶圆来制作芯片,一块能够制作出多少块芯片呢?

我来给大家算一下就知道了。

12英寸晶圆的表面积大约为70659平方毫米。

芯片这边呢,咱们就拿华为麒麟990 5G来举例,它的芯片面积为113.31平方毫米,为了简单,我们就算它是100平方毫米好了。

值得一提的是,就这么点地方集成了多达103亿个晶体管。

对,你没听错!确实有这么多的!

如果100%利用的话,可以生产出700块芯片,但这是不可能的。

原因是因为芯片是方形的,晶圆是圆形的,一定会有边角料留下,所以就不能简单的用晶圆的面积除以晶片的面积。

那怎么计算呢?

晶圆上的芯片其实可以看作是圆形所能容纳下的所有方形的集合。

所以呢可以采用以下公式:

每个晶圆的晶片数=(晶圆的面积/晶片的面积)-(晶圆的周长/(2*晶片面积)的开方数)。

而晶圆的周长 = 圆周率π * 晶圆直径 。

业界所谓的6寸,12寸还是18寸晶圆其实就是晶圆直径的简称,只不过这个寸是估算值。

实际上的晶圆直径是分为150mm,300mm以及450mm这三种。

所以把相关数据代入公式,计算出大概是在640块左右,但考虑到良率等等原因,实际能生产的芯片大约在500块左右。当然了,500块也仅仅只是大概数目。

所以一个月的产能是多少片12寸的圆晶时,就可以计算出一个月能生产多少芯片了。

上面说到台积电每月的产能达到了100万片晶圆。

那么作为目前国内最大最先进的晶圆厂-中芯国际,它这边的产能是怎么样的呢?

根据中芯国际最新财报显示,在2020年第二季度,月产能合计48万片晶圆左右。

可以看到出与全球晶圆代工龙头台积电相比,中芯国际差距较大。而且最先进的技术还是要差两三代。

中芯国际最新的N+1工艺的芯片将于2020年年底量产。

据悉,N+1工艺可以比肩台积电的7nm芯片。但因为其在性能和规格上和台积电规定的标准7nm芯片还有所差距。

一直以来,台积电霸占着芯片市场,掌握着绝对话语权。中芯与台积电的大战也屡屡受挫。但是中芯国际并没有放弃,而是再次向世界先进制程发起冲锋!

如今中芯国际这个是DUV工艺实现的7nm,虽然成本比EUV高些,但起码是解决了从无到有的问题。

最后我想说中国科技发展并不会因为外界的打压而停滞不前,只会越来越快,这一点西方必须要明白了!