2019年第四季度,中芯國際就表示14nm已投入量產。2021年時傳出消息,中芯國際14nm的良率達到95%,已經追平臺積電。(目前7nm也已小規(guī)模投產)
2020年,華虹宣布工藝達到14nm,不過當時的良率并不高。至于現(xiàn)在良率具體提升到了多少,還并沒有確切的消息。
就目前情況來看,14nm代表了中國大陸目前自主研發(fā)集成電路的最先進水平。
晶圓廠商都追求先進制程?
按照常理來說,當某一制程的良率趨于穩(wěn)定的時候,晶圓廠商就會根據(jù)摩爾定律繼續(xù)發(fā)展,追求更先進的工藝制程。
納米數(shù)字越小,說明晶體管密度越大,芯片性能就越強。芯片制程的縮小也代表了半導體企業(yè)技術與工藝進步的主流方向。
中芯和華虹正是因為國內芯片設計企業(yè)的剛性需求,而不斷攻克更先進的工藝制程。
當然,也有因為資金和市場等原因宣布退出先進制程競爭的公司,比如格羅方德和臺聯(lián)電。2018年8月,臺聯(lián)電宣布停止12nm以下先進工藝研發(fā),看重投資回報率,而不再拼技術的先進性;同月,格羅方德也宣布無限期地暫停 7nm LP 工藝的開發(fā)。
現(xiàn)如今,全球已經形成了臺積電、三星、英特爾三足鼎立的局勢。前者5nm的良率已經能夠達到80%,后兩者7nm的良率相對還較低(50-60%左右)。
研發(fā)芯片需要多少錢?
縮小芯片制程是需要“鈔能力”的。芯片制程越小,需要的投資成本就越大。
以14nm制程芯片為例,研發(fā)設計一款14nm的芯片需投入超過1億美元,投資建設一條月產量5萬晶圓片的生產線需要100億美元左右。
攻克芯片技術除了企業(yè)投入和工程師們的智慧之外,還需要政策和資本資金的支持。
制程并非越先進越好?
在IC領域,28nm被視作是集成電路制造產能中劃分中低端與中高端的分界線。
“芯片制程越先進就越好”只適用于特定的芯片種類和領域,比如對功耗要求非常高的CPU、GPU、AI芯片。
而一般工業(yè)級的芯片使用28nm及以上的制程就足矣,比如電視、空調、汽車、高鐵、火箭、衛(wèi)星、工業(yè)機器人、電梯、醫(yī)療設備、智能手環(huán)、無人機等等。相比5nm、7nm這種先進工藝制程的芯片,其實28nm芯片才是主流。
國內目前能夠量產28nm的晶圓廠商有中芯國際、華虹半導體、上海華力微、合肥長鑫等。
自主研發(fā)&產業(yè)鏈國產化
如果指自主研發(fā),那就是前文中提到的——14nm良率穩(wěn)定,7nm已投產。
如果是說全產業(yè)鏈都實現(xiàn)國產化,我們還有很長很長的路要走。
實現(xiàn)國產化,現(xiàn)在圈內比較公開的信息是90nm。也有業(yè)內人士透露,如果是純國產的生產設備,能生產28nm的設備已經在調試了,良率也正在慢慢爬升,目前還在聯(lián)調階段。
無論是成熟工藝、先進工藝還是特色工藝,我們都正在一步一步縮小我們與國際先進水平在技術和投入上的差距。
目前全球范圍內幾乎沒有哪個國家能繞過他國的技術、設備、材料供應,去制造100%本國產的芯片。
就以光刻機為例,縱然是技術強大如美國,也不能獨立制造出光刻機。他們也需要從德國、日本、瑞典等國的手中購買鏡頭、光學器材、軸承等材料。
很多朋友希望我們能夠從IC產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)替代,從而造出100%國產化的芯片,目前看顯然是不太現(xiàn)實的。
但我們面對的不僅僅是一項兩項技術管制,而是美國的長臂管轄。十年飲冰,難涼熱血。短期看即使是不現(xiàn)實,也唯有咬定青山不放松!