科技细分范畴TOP10影响力内容第一季度入选作品 来源 | 问芯VOICE 作者 | 连于慧 台积电的技术宝剑是越磨越利，在 7nm 制程攀上高峰后，5nm 行将全球首发，一次次漂亮出击胜利让全球霸主位置愈加稳定，还称不上独孤求败境地，由于死敌三星耍尽各种花样追逐，英特尔更要在 5nm 夺回全球半导体霸主之位。 无论是三星在逻辑制程上的死缠烂打，或是英特尔失误“让贤”宝座后的奋发直追，台积电心中都有定见与算计。 唯独让台积电一筹莫展，且是未来技术前景最大隐忧，是存储技术的全然缺席，而这一点却是劲敌三星手中握有的最大筹码。
异质整合技术趋向崛起 或许你会问，台积电曾经称霸全球逻辑制程范畴，与存储技术之间是井水不犯河水，为什么存储技术上的缺席，会是台积电霸主之位的最大应战？ 由于半导体技术未来的趋向，走向逻辑与存储的异质整合(heterogeneousintegration)技术，要有才干同时整合逻辑和存储两个技术，才干控制主流半导体产业的长大脚步。 业界不时以来遵照的处置器和存储芯片分别的冯纽曼计算架构，到了人工智能芯片时期，逐步凸显分歧时宜的一面。因而，如何让逻辑与存储技术双剑合璧，成为半导体江湖上，人人想练就的“盖世神功”。 台积电与海力士、美光协作无火花 以台积电在全球半导体范畴的位置，谁会不想和台积电在生意上沾上边，寻求协作机遇。但是，这样的逻辑到了存储世界，似乎有点“受阻”。 过去十年期间，台积电先后与SK海力士、美光针对异质型 3D IC 芯片，彼此中止技术跨界协作，采 TSV 技术整合逻辑和 DRAM 技术，开发测试芯片。 这样的跨界是合理的，由于台积电在晶圆代工市占率抵达 50％，逻辑技术与产能是称霸全球，但在下一世代的异质型整合技术上，短少的 DRAM 技术被视为最大短板。 放眼全球 DRAM 范畴供给商只需三家：三星、SK海力士、美光。 三星和台积电在晶圆代工市场是捉对厮杀，自然不可能协作，因而台积电找上SK海力士、美光协作开发技术，是再自然不外的事。 只是，台积电与SK海力士、美光的进度开发进度在 2013 年、2014 年低调曝光后，就没有进一步的展开传出。 业界以为，过去协作厂商与台积电协作，都是把台积电视为座上宾，但SK海力士、美光在存储范畴都各自是一方之霸，逻辑、存储之间有条难逾越的鸿沟，彼此之间的协作可能是“点到为止”。
复旦辅佐力，台积电逾越技术围篱 在人工智能时期迫近下，加速了逻辑和存储整合型技术的需求。但是放眼全球，具有存储技术的公司真实未几，逻辑霸主台积电也是急了。 近期，台积电在存储技术上，找到一个突破口，背地有上海复旦帮的助力。 依据问芯Voice了解，台积电以自己的逻辑工艺，与力晶的 DRAM 存储芯片，加上 IP 供给商爱普的特殊 IP 技术的设计，可望做出全球第一颗以堆叠式技术开发而成的逻辑与存储芯片，中间不需求 IO，传输速度大幅增加。 这样技术的关键，在于爱普提供的IP技术，能够透过特殊的客制化设计，将 DRAM 芯片和逻辑芯片的介面设计吻合，顺利整合在一同，完成存算一体 Computing in Memory 技术概念。 在人工智能架构中，存储芯片是采用高带宽存储HBM（High Bandwidth Memory），目前已展开至第二代 HBM2，专为下一代超级电脑、人工智能、绘图系统所设计，号称能提供最高等级的 DRAM 性能，以及极快速的资料传输速率。但这样做法下，人工智能中用的 HBM 存储芯片，与运算功用还是分开的。 台积电与力晶、爱普的概念，是以异构集成的方式，把存储和运算封装再一同，其实概念与 HBM 十分相似，应用范畴也是相同，而优势是把存储带宽在 HBM 基础上进步 100 以至 1000 倍，意义是，存储和逻辑之间的带宽简直是无限的增加。 问芯Voice了解到，台积电、力晶、爱普中止技术协作开发的堆叠式逻辑与存储芯片技术，是采用台积电 16 nm 和 7 nm 工艺技术，台积电也将这项技术展示给现有的客户联发科、Nvidia，作为一种现行技术的替代计划，至于后续这些大厂能否会采用，还有很多评价的面向。 这样的概念应用和客户类型，包含有人工智能、网络、手机等，更能够应用到 5G 概念上。 台积电与力晶双方各自提供逻辑和存储芯片，促成这样的技术协作，在这中间，爱普提供的 IP 表演关键角色。 爱普执行长陈文良是在 1988 年上海复旦大学毕业，之后取得美国耶鲁大学应用物理博士。 他毕业后进入美国英特尔的微处置器设计部门，之后再进入 Cyprss 担任存储技术开发部门，曾任 Cypress 的特殊 DRAM 产品工程高管，因而关于存储和逻辑技术都十分熟习。 台积电执行长魏哲家也是美国耶鲁大学电机工程博士，陈文良是魏哲家在耶鲁大学期间的学弟，双方交情不错，也让这次的技术协作更为顺利。 在这样的协作架构下，爱普的 IP 会运用在几个部分，包含 DRAM 芯片，以及存储和逻辑芯片连结的 IP 设计技术上。
向学术界借将，台积电补存储短板 台积电在存储范畴倒也不是一筹莫展，从近几年的几个战略上，能够看得出来公司积极要补上此短板。 首先，台积电在 2018 年初次任用存储范畴的专家，同时也是史坦福电机工程系终生教职的黄汉森，接替原本是技术长职务的孙元成，出任技术研讨组织主管。业界以为，这是台积电在补足存储技术上的短板。 众所皆知，嵌入式存储技术是逻辑工艺中十分重要的环节。不时以来逻辑工艺都是采用 eFlash 嵌入式技术，但是其速度太慢、占芯片面积过大等缺陷，让 eFlash 嵌入式技术在 20 nm 以下逐步遇到瓶颈。 其实这个问题从 28 nm 开端，简直每一家逻辑技术大厂都提出来讨论过，因而陆续以 eMRAM 等新型态存储技术做取代。 台积电近几年在新型态的嵌入式存储技术上有所突破，胜利进入 40 nm 的嵌入式 RRAM，以及 22 nm 的嵌入式 MRAM。 黄汉森擅长的技术范畴正是新型态存储技术的研发，台积电借重他在该范畴的长才，来持续强化深度，这番规划有其逻辑。 台积电固然在嵌入式存储技术上有突破，但嵌入式技术和独立 stand alone 存储芯片是两回事。因而，台积电在存储范畴上亟欲寻求突破点。
事实上，NAND Flash 大厂东芝（现为铠侠）在 2017 年举行公开竞标时，台积电内部即评价过收购东芝的可行性，但最后没有出手参与是以为综效太低，台积电以为和东芝之间技术的互补性太少。关于台积电而言，关于 DRAM 技术的需求性，将会远高于 NAND Flash。 在这样的背景下，三星在逻辑与存储的双栖位置，关于台积电而言绝对是庞大要挟，至于英特尔的状况也很有趣。 英特尔 1968 年成立时，是作 SRAM 存储起家，大约是在 1980 年代从 DRAM 范畴退出，专心做处置器芯片，成为当今全球科技业的霸主。 后来英特尔也重新投入存储技术的开发，包含和美光协作 NAND flash 技术，开发PCM 技术如 3D XPoint。 只是谁也没想到，走在总是看似终点，却又柳暗花明又一村的摩尔定律这条路上，阅历了超越 50 年的时间，往常与英特尔在同一个量级赛道的是晶圆代工起家的台积电，以及存储技术起家的三星。 未来全球半导体霸主之争，彼此的竞赛赛是十分精彩，英特尔解开 10 nm 制程卡关的状况急起直追，要取回龙头宝座; 台积电在逻辑制程范畴，技术不时抢先，以实力问鼎全球; 三星手握逻辑和存储两大技术利器，是未来的最大优势。 在异质型整合技术的趋向潮流下，未来可能会看到更多跨界协作呈现，这也反响在全球高端技术的赛道上，每一家大厂具有的优势和资源各异，彼此更是如履薄冰地行进着。 |
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