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中芯國際與臺積電、三星(造芯)的差距只差一臺“光刻機”嗎?
中芯國際與臺積電、三星的技術(shù)實力差距,當然不是只差一臺EUV(極紫外)光刻機。早在2018年,英特爾就向阿斯麥訂購了3臺EUV光刻機,三星訂了6臺,臺積電則訂了10臺,結(jié)果臺積電在制程工藝上還是領(lǐng)先英特爾和三星一代,這就說明EUV光刻機不是制約芯片廠制造技術(shù)進步的唯一因素。
買到先進的光刻機,只是具備了制造出先進芯片的前提,好比土豪買了法拉利,還是需要嫻熟的駕駛技術(shù)的,這樣才能飆過別人。
中芯國際原創(chuàng)始人張汝京博士是有故事的傳奇人物。
光刻機有一個重要技術(shù)指標“最高分辨率”(單位nm),這是指它在硅片上能刻出的最小尺寸的特征線寬,代表著光刻機的潛能。
芯片的制造工藝流程主要分為前道工藝和后道工藝,光刻機的工作位于前道工藝。前道工藝里,有300到400個子工序,而光刻機占其中的60%左右,處于最復(fù)雜最尖端的領(lǐng)域。
當然,上圖只是芯片制造的流程,具體工藝紛繁復(fù)雜,晶圓運進芯片制造廠后,從晶圓洗凈開始,就正式進入制造程序,整個制造工藝包括數(shù)百道工藝,詳見下圖。
由于各廠家有不同的工藝,而每一道工藝的細微差別,都會拉開差距。
原因不難理解,對芯片制造公司來說,采用何種設(shè)備,以及具體的工藝流程,可以決定芯片的良率。
目前來講,在芯片制造行業(yè),中國的領(lǐng)頭羊是中芯國際,排在它前面的就是臺積電和三星,不過三星不是一家單純晶圓代工廠,因此在芯片代工領(lǐng)域,最高端的玩家就中芯國際和臺積電兩家而已。
目前臺積電和三星是世界上唯二的兩家實現(xiàn)7nm制程芯片制造的廠商,無一例外的都采用了荷蘭阿斯麥公司(ASML)的極紫外光刻(Extreme Ultra-violet),即我們常說的EUV光刻機。中芯國際自己研發(fā)了N+1、N+1技術(shù),不需要EUV的情況下實現(xiàn)了接近7nm制程的水平,是一個很大的進步,但是比起臺積電和三星來講,除了光刻機以外,還有不小差距。
一直以來,中芯國際都是追趕者的角度,如果不是2017年10月份梁孟松的加入,中芯國際是絕無可能實現(xiàn)接近7nm制程工藝的N+1技術(shù)的。在梁孟松加入之前,中芯國際一直處于困獸狀態(tài),14納米FinFET制程遲遲無法商用,良品率不到5%,梁孟松加入后,中芯國際就像坐上了火箭,短時間內(nèi)即實現(xiàn)了14納米FinFET制程的95%良品率。隨后,梁孟松又帶領(lǐng)團隊繼續(xù)研發(fā)了接近7nm制程的N+1和N+2技術(shù),預(yù)計2020年底可以商用。
芯片制造是個技術(shù)密集型行業(yè),盡管有了突破,中芯國際在技術(shù)積累上仍然落后臺積電和三星一大截,前二者早就實現(xiàn)了7nm制程芯片的量產(chǎn),據(jù)推算,臺積電在8月份會實現(xiàn)5nm制程的量產(chǎn),2nm也已經(jīng)在積極研究中;自從美國的芯片代工龍頭格羅方德宣布退出14nm以下代工市場以后,其市場份額被三星吃去大部分,去年6月份三星宣布5nm制程工藝已經(jīng)可用。
因此,中芯國際雖然攻破了性能接近7nm制程的N+1技術(shù),但是已經(jīng)落后三星和臺積電3年時間,另外兩家已經(jīng)實現(xiàn)了5nm制程工藝,相當于領(lǐng)先中芯國際1.5代-2代,所以中芯國際未來的路還很長。
雖然中芯國際的N+1、N+2技術(shù)不需要ASML的EUV,但是后續(xù)5nm、2nm的研究仍然避不開,與臺積電和三星不同的是,中芯國際購買EUV之路一直受到美國的干擾,本來荷蘭那邊已經(jīng)同意發(fā)貨,關(guān)鍵適合又被美國卡住,所以如果后續(xù)獲取不到EUV,中芯國際的下一代芯片制造工藝夢恐怕要破碎。
另外一點是人才問題,自從中芯國際挖來了梁孟松之后,其研究進展突飛猛進,國內(nèi)有不少晶圓代工廠商都虎視眈眈。此外,臺積電和三星有大量的專利授權(quán),形成了比較厚的專業(yè)壁壘,中芯國際與臺積電進行的兩次訴訟都以失利告終,目前臺積電擁有中芯國際10%的股份,所以恐怕臺積電會一直壓著中芯國際一頭。
您好,很高興回答您的問題。
中芯國際是少數(shù)可以代表中國科技的“重器”企業(yè)之一,不過與國際芯片巨頭相比,中芯國際仍位居中間梯隊的晶圓代工陣營。
全球芯片領(lǐng)域陣營劃分
第一梯隊就是擁有先進制程的臺積電、Inter、Samsung的超級陣營,中間梯隊是有仍處于摸索自主芯片道路的中芯國際、Global Foundried等,第三梯隊主要由華虹半導(dǎo)體、力晶等組成。
中芯國際和第一梯隊的差距
中芯國際在自主道路上摸索長達18年之久,但還是沒有擠進第一梯隊,為什么?因為我國芯片設(shè)計、制造、封裝的產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平仍舊是短板,能否自強,需要眾多領(lǐng)域內(nèi)的企業(yè)共同努力,突破。當前中芯國際在14nm、7nm等工藝制程上的突破尚需時日,題主所說只差一臺“光刻機”這個說法太籠統(tǒng)。中芯國際與他們在制程營收上存在明顯的滯后,目前150/180nm是中芯國際的主要營收,28nm以下營收比例較低,而臺積電各制程營收比例相對穩(wěn)定,每2-3年就有新一代制程實現(xiàn)量產(chǎn),說明臺積電對產(chǎn)品生命周期把控能力較強,良品率和產(chǎn)能控制也做得相當好。研發(fā)費用上也存在明顯的差異,中芯國際的研發(fā)費用遠低于臺積電。
總結(jié)
中芯國際,在制程上明顯落后第一梯隊,營收結(jié)構(gòu)單一,制程更新速度比第一梯隊要慢,研發(fā)費用上也比第一梯隊要少。差距不僅僅是光刻機,還有研發(fā)管理,成本投入,產(chǎn)能,良品率等諸多方面的差距。國產(chǎn)芯片要追上第一梯隊,難度很高,需要付出很高的代價,需要的是長期艱苦奮斗。
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中芯國際和臺積電的差距已經(jīng)不是單單一個光刻機這么簡單的事情,屬于整體行業(yè)技術(shù)的差距,也是短時間內(nèi)無法趕上的技術(shù)壁壘,而且現(xiàn)在中芯國際的核心團隊還是以前在臺積電,三星工作的技術(shù)團隊,大陸在這方面技術(shù)人員以及基礎(chǔ)還是相對薄弱,而且光刻機制造技術(shù)需要幾萬個文件,曾經(jīng)有中國的技術(shù)團隊去參觀荷蘭ASML廠區(qū),有技術(shù)人員感嘆就是把所有的圖紙都拿到未必能制造出來,可見工藝的復(fù)雜性。
現(xiàn)在的ASML在光刻機領(lǐng)域幾乎是統(tǒng)治性的存在,而且基本上一半的機器都出售給了大廠,而且能夠在ASML拿到產(chǎn)品的廠家?guī)缀醵际枪蓶|的身份,現(xiàn)在光刻機領(lǐng)域不僅僅是資金問題,中芯國際曾經(jīng)訂了一臺7納米的光刻機到現(xiàn)在因為各種原因到現(xiàn)在也沒有交付,而且即使交付了也很難在短時間內(nèi)完成突破,所以中芯國際芯片的制造技術(shù)現(xiàn)在創(chuàng)新性的使用N+1技術(shù),在2019年14納米的技術(shù)已經(jīng)開始量產(chǎn),目前在產(chǎn)能上還是受到很大的制約,隨著技術(shù)能力的提升產(chǎn)能也會慢慢變得充裕,不管不怎么講也是中國芯片制造技術(shù)中值得驕傲的一件事情。
網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有人傳出一種觀點,美國可能針對華為的芯片制造方面開始卡脖子,這是釜底抽薪的做法,如果觸及到這種層面可能中美貿(mào)易對戰(zhàn)將會進入一個新的層級,國家也將會采取一定的措施,而且一旦進入這個層面就是一種經(jīng)濟上的災(zāi)難,可以想象如果蘋果手機不能在中國銷售類似這樣的措施,對于全球經(jīng)濟的發(fā)展也是一種嚴重的挑戰(zhàn)。作為以商人思維行事的美國人也不愿意把事情弄得如此的僵硬,所以對于華為公司的打壓主要是抑制,不至于打死的境界。
之所以像華為這種企業(yè)在國際上受到如此打的質(zhì)疑,而且還出現(xiàn)倍卡脖子的現(xiàn)象,關(guān)鍵的原因在于國內(nèi)很多科技基礎(chǔ)不牢固,如果主流的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被中國突破,對于中國企業(yè)的限制性也將會極大的降低,所以打鐵還得自身硬,中國整個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在努力變強大,但是歐美的很多國家不愿意看到中國一天天的變得強大,所以在輿論的宣傳上以及在內(nèi)心上對于中國的實際發(fā)展情況視而不見,從這次疫情上就可以看出端倪,很多國家對于中國的認知還停留在上個世紀的層面。
所以中國的芯片制造產(chǎn)業(yè)距離國際化還有很長的路子要走,想要改變這種現(xiàn)狀除了積極的培養(yǎng)相關(guān)的人才,還是繼續(xù)加大在教育產(chǎn)業(yè)上的投入,只要人才到位了什么技術(shù)難關(guān)也都能搞定,雖然已經(jīng)取得了很大的成績,但是距離真正在世界認可的程度還是有很長的距離要走,特別是在光刻機制造領(lǐng)域還是很長的路線要走,只要意志堅定時間長了總能完成突破,希望能幫到你。
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