外媒推测，目前中国7nm芯片良率小于30%，而台积电大于90%

近期关于中芯国际（SMIC）的讨论非常多。TechInsights 和 SemiAnalysis 曾于2022年爆料，中国半导体国家队已经开始生产采用其自主7纳米制程节点的芯片。

这里的"自主"要打引号。以下就中芯国际N+2节点——这一7纳米的跨越——做一些梳理和分析。

首先，需要再次澄清"7纳米"的含义。

制程节点数字只是一种营销工具，用来传达芯片在功耗、性能或面积方面的改进。

从字面上讲，"7纳米"这个说法本身毫无意义，它并不对应任何物理尺寸，只是表示这一代芯片比上一代10纳米芯片好70%，而10纳米又比14纳米好70%，以此类推。

为避免争议，台积电将其7纳米节点称为N7。中芯国际这一被称为N+2的节点，是N+1工艺的衍生版本，N+1工艺于2020年10月首次流片。

这两个节点都使用DUV浸没式光刻结合多重曝光技术，这是许多晶圆厂在EUV问世之前不得不采用的方法。中芯国际的N+2同样具备使用EUV技术的能力，中芯国际曾尝试从ASML购买这种设备，但美国已对该技术实施出口禁令，阻断了这条路线图。

SemiAnalysis 引用 TechInsights 的分析指出，N+2 与台积电的 N7 极为相似——相似程度高达99%。也就是说，其晶体管——鳍状结构的 FinFET——的物理尺寸和布局都非常接近。

台积电首次大规模量产N7芯片是在2018年，因此一个N7等效节点实现大规模量产，意味着中芯国际落后领先水平约4到6年。这一点毋庸置疑。

N+2是任何一家晶圆厂向客户提供的最先进制程之一。但在没有EUV的情况下，它是否具有经济竞争力？

使用193纳米浸没式光刻加多重曝光技术，仍然可以制造出比N7更先进的"节点"芯片。2022年1月，传奇的台积电研发总监林本坚博士（193纳米浸没式光刻之父）在采访中提到，中芯国际仅凭多重曝光就可以制造出N5等效的芯片，无需EUV。

但生产几片晶圆是不够的。问题在于其节点能否以有意义的数量实现良率。对一家晶圆厂而言，良率是至关重要的一个指标。

良率是指制造芯片时良品的比例，良率越低，成本越高，制造效率越低；而良率越高，成本越低，制造效率就越高。此前业内曾讨论三星的3nm芯片良率低于20%，导致成本太高，因为每生产5片芯片，就有4片是坏的，浪费80%的产能。

所以高通、联发科们都转向了台积电代工。越是先进的芯片，良率越难提升；越是成熟的芯片，良率就越高。

近日，有国外媒体称，目前中国虽然能够制造7nm的芯片，但其良率不高，推测目前的良率可能在30%以下，也就是说每制造出10片芯片来，有7片是坏的。

所以目前中国7nm及以下芯片看似产能不低，但缺口很大，目前7nm芯片的缺口可能高达90%，只能制造10%实际需求的芯片，导致众多企业在排队等7nm芯片。像台积电这样的企业，自2018年量产7nm芯片以来，其7nm的良率早就稳定在90%以上。

外媒也认为，中国的7nm芯片良率会持续提升，预计在2030年时能达到50%，到2035年进一步升至75%，届时7nm及以下芯片的产能缺口将只有34%左右，中国能够制造出自己所需的66%的先进芯片，基本实现自给。

当然，这些只是外媒的推测，并没有真实数据。不黑不吹，就算高于30%，也仍然逊色于台积电，目前先进芯片自给率不高，仍高度依赖国外的先进芯片，这也是未来要努力提升的地方。

回到制程本身。三星曾推出过许多非常先进的制程节点，但芯片的良率一直没有达到预期。

再看英特尔，其从10纳米等效节点向7纳米等效节点过渡（无EUV）曾遇到众所周知的困难。但台积电在没有太多问题的情况下就完成了N7的量产爬坡。

而N+2是一个与台积电N7非常相似的节点，可以推测它会遵循与N7相似的良率优化曲线。不过，市场自2018年以来已经发生了变化。

竞争更加激烈。拥有EUV的晶圆厂将比只有DUV的晶圆厂具有经济优势。

仅靠多重曝光的N7等效节点存在制造上的限制，对芯片设计者施加了严格的设计约束。也许中芯国际本来就把N+2定位为中国国内专用产品。

N+2与台积电N7如此接近，无疑触及了一些商业机密。台积电此前曾于2002年和2006年在美国胜诉，对使用其商业机密制造的中芯国际产品实施了进口禁令。

自本世纪初第一次台积电-中芯国际诉讼以来，中国芯片设计行业已经取得了长足的进步。行业更加成熟，中国电子工业整体也已大幅进步。

海思——华为的芯片设计部门——想必非常愿意使用N+2来制造高性能的国产移动处理器和服务器芯片。海思曾与苹果一起是台积电的旗舰客户，其麒麟980、985和990系列芯片都是在N7上代工的。

晶圆厂依靠大规模生产量来扩展和优化其制程节点的良率。海思和中芯国际联手，将是一股不容小觑的力量。

因此，如果他们能获得那样的产量，N+2应会随时间不断改进。回到2018年，台积电在EUV问世之前就为苹果等公司出货了数百万片N7晶圆，并且做得非常出色。

中芯国际也应能做到这一点。中国将先进半导体制造列为高度优先的政策，时间已经很长——基本上从本世纪初就开始了。

关键人物是中芯国际联合CEO梁孟松。梁孟松是台积电老将，以其技术才华、难以相处的个性以及对领先制程的执着追求而闻名。

2017年他从三星加入中芯国际时，带来了一支由台湾人和韩国人组成的200人研发团队，立即将中芯国际从一家平庸的第二来源代工厂重新定位为一家瞄准领先制程的猛兽。获取最新的光刻技术对中芯国际向领先制程的长征至关重要。

此前有消息称，美国政府正在推动荷兰的ASML和日本的尼康，阻止其浸没式DUV光刻机出口到中国。这一推动与N+2出货的时间点，很可能不是巧合。

美国长期以来就禁止将最新、最先进的EUV光刻机出售给中国。但将禁令扩展到浸没式光刻，代表了又一步进展。

浸没式光刻机使用水和其他液体来提高较老的193纳米ArF激光技术（称为"干式"）的分辨率。它们是现代半导体制造的主力设备，原型机最早于2003年进入市场。

今天，市场上只有两家供应商：ASML和尼康。一个较合理的判断是：如果对193纳米浸没式光刻技术实施出口禁令，而对干式ArF技术不采取相应禁令，可能会给中芯国际迈向领先制程的进程增加4到6年。

禁令也可能刺激中国国产光刻设备的大量投资。首先可能是能够维护现有浸没式设备的设备，其次是任何能促进"干式"到"浸没式"过渡的技术。

一旦掌握，相关专业知识就可以扩展到更完整的系统。一个真正意义上的7纳米节点、达到大批量和良好良率，是中国先进制造业的一项成就。

此前只有三家其他公司达到过这种规模和复杂程度。任何成功的浸没式禁令——如果真的出台——都不会造成永久性的打击。

它只能维持并稍稍扩大中美半导体差距。回顾三十多年前美国应对日本半导体挑战的历史。是的，其中有政治因素，美国政府确实介入了。

但那些介入所能做的，也只是争取一点时间。在这段用高昂代价换来的时间里，美国半导体产业开拓了新市场，改进了制造上的薄弱环节，采用了创新的新供应商，等等。

近四十年后，看来它需要重新振作起来，再来一次。正如经典台词所说的那样："不必抱歉。做得更好就是了。"