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中芯国际年底将实现量产8nm制程芯片,但或许无法为华为代工

根据中芯国际梁孟松先生的说法,中芯国际N+1芯片在去年第四季度完成流片,目前正处于客户产品验证阶段,预计第四季度有限量产。梁孟松先生表示N+1工艺相比于14nm性能提升20%、功耗降低57%、逻辑面积缩小63%,SoC面积缩小55%,之后的N+2工艺性能和成本都更高一些。

根据后来中芯国际的说法,市场上的7nm相比,中芯国际N+1在功耗、稳定性方面非常相似,唯一的区别就是性能,N+1的性能比14nm提高了约20%,但市场基准提升幅度是35%,所以有差距,目前来看,中芯国际的N+1工艺更像是三星的8nm芯片。



不过虽然没有达到7nm制程,但是性价比却非常高,中芯对N+1的目标是低成本应用,可以将成本相对市场上的7nm减少大约10%。至于N+2工艺,与市场7nm更为接近,尤其是稳定性,但是性能仍然比台积电的差一些。

不过这已经非常不错了,我们需要知道,尽管中芯国际目前已经拥有了第四代浸没式光刻机,但是就好像有厨具,但不代表会做饭一样,直到2017年,中芯国际还在为了实现28nm量产而努力。

这是因为芯片制造是一个非常复杂的过程,晶圆要经过金属溅镀、涂布光阻、蚀刻技术、光阻去除等过程将微型电路覆盖到表面上,这样一块晶圆上就会形成很多的集成电路芯片。

在这一过程中,涉及到许多的设备,包括光刻机、蚀刻机、薄膜生长设备、离子注入设备、扩散炉、抛光机和清洗机等等,以13nm制程来说,我们人类的头发丝直径在50μm—70μm左右,而利用光刻手段要刻划出头发丝直径1/5000的线条。简单来说,利用光刻手段我们能在在一根头发丝上刻画出一座足球场。所以每1nm制程的进步,都需要晶圆代工厂大规模的资金、人员投入。

尤其是第四代浸没式光刻机最多只能实现22nm,需要通过增加双工作台、多重曝光等技术才能实现量产7nm,多重曝光技术需要使用的光罩数量会更多多,工艺复杂,量产难度大。



在梁孟松到来中芯之后,仅仅用了不到一年的时间,中芯国际直接从28nm跨越到14nm。而且梁孟松在300天不到的时间就把14nm芯片从3%的良率提高到了95%。在2019年就可以完成量产。梁孟松是半导体行业中无法避开的人物,他一举助力台积电、三星成为全球晶圆厂代工市场的巨头,是半导体行业的传奇。



但是中芯国际即使实现了8nm的量产,可能也没有办法帮华为代工,作为华为“最后的备胎”的中芯国际,在正式开始回归A股上市的招股书经营风险一栏声明,“在获得美国商务部行政许可之前,可能无法为若干用户的产品进行生产制造。”

显然,若干用户里面就包括了华为。

中芯国际作此声明也是无奈之举,毕竟,中芯国际的半导体设备大多来自美国公司LAM和AMAT,不能在此刻铤而走险。



有行业人士分析,目前不适合让像中芯国际这样的国产厂家违反禁令给华为供货,应该保护好这个平台,拉动上游设备厂商进步。

不过即使这样说,也实在是憋屈,作为中国自己的企业,却无法自由自主,如果想要彻底摆脱美国的控制,那么就要从芯片材料和设备、EDA工具(用来设计芯片的软件)、IC设计、晶圆代工、封装测试都实现自研自产,构建一条完整的半导体产业链。



国家也早就发现了芯片设计企业的高端产品大部分在境外制造,没有与国内集成电路制造企业形成协作发展模式。制造企业量产技术落后国际主流两代,关键装备、材料基本依赖进口的情况。

早在2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资2000亿,也就是目前中国共募资3387亿,对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。

按照1∶3的撬动比(带动投资额),所撬动的社会资金规模6000亿元左右。加上大基金第一期1387亿元及所撬动的5145亿元社会资金,投资资金总额超过10000亿元。

在一期投资的时候,大基金公开投资了23家半导体企业,累计有效投资项目达70个,积极推动着32/28nm工艺产能建设、硅材料向12英寸生产线应用、封测企业并购等产业上、中、下游各个环节。


可以看出,大基金一期的第一着力点是制造领域,首先解决国内代工产能不足、晶圆制造技术落后等问题,投资方向集中于存储器和先进工艺生产线,投资于产业链环节前三位企业比重达70%

而二期资金将提高对设计业的投资比例,并围绕国家战略和新兴行业进行投资规划,如人工智能、物联网、5G等,并对装备材料业给予支持,比如光刻机等核心设备。


国家立志要在2025年的时候,打造一个完整的“芯片-软件-整机-系统-信息服务”产业链协同格局。芯片设计企业的高端产品都要在国内可以完成自产自研,与国内集成电路制造企业形成协作发展模式。制造企业量产技术跟上国际主流水准,关键装备、材料全面实现国产化。


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