国产7nm芯片能生产了?制造工艺还有难度,但未来中国芯有希望-

近日,有网上消息说国产7nm芯片不远了,虽然值得高兴,但这个说法可能还有点欠妥。如果是叠加技术实现与7nm相同性能的芯片,那是不远了,很快会出现。但如果是说7nm生产工艺技术可以实现了,那还有一定的距离。

因为,国内的整个芯片制造产业链中,制造设备从低端到高端,与先进水平差距都很大。并且,这不只是个别核心设备(EUV光刻机)的问题,而是芯片制造自主生产线都缺乏实际生产经验。

国产7nm芯片能生产了?制造工艺还有难度,但未来中国芯有希望

那么,国内芯片制造产业链的发展有什么难度呢?中国芯片未来还有希望么?

发展国产芯片制造的难度大

一、芯片制造技术门槛高

高端芯片制造门槛极高,让很多芯片企业望尘莫及,乃至当下只剩台积电、三星、INTEL三家还在芯片制造的最前沿。并且,制造环节的核心设备光刻机,也只有ASML可以制造出尖端的EUV光刻机。

因为,芯片制程(即:晶体管栅极距离)难度越来越大,等达到纳米级芯片时,其内部晶体管数量增至上百亿乃至千亿个,还得要求量变产生质变。所以,当芯片制造工艺发展得越快,其技术投入、良品率、经济效益等要求越发的高,这就让绝大多数芯片制造公司跟不上节奏。

比如:曾经的芯片代工巨头格罗方德,就于2018年开始宣布放弃7nm技术研发;曾经的光刻机巨头尼康和佳能,对最尖端的光刻机研究宣布失败,不再继续研发。

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二、难以进入业界主流

其实不难看出,根据“摩尔定律”来快速提升芯片制造技术,是研发、生产、销售等环节的紧密配合。而在全球芯片相关产业链中,已形成了一个正向循环的链条,很多企业都加入其中。

但是,这个产业链中暂时没有中国企业身影,主要是一些历史因素导致,一开始就未参与其中。在这样特殊的背景下,导致国内企业对芯片制造产业链没多大影响力,也间接造成国内芯片制造技术的落后。

没有进入业界主流,相当于是与国际先进水平脱节,就难以得到较大的发展机会,这也会成为最为困难的问题。

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三、国产设备起点低

国产芯片高端制造设备起点低,目前还处在早期阶段,比如:EUV光刻机、 ArF 光刻胶、先进的蚀刻机等等设备。所以,想要在生产设备上有所进步,还需要有一段路要走。而目前想要提高芯片产能,国产设备暂时还无法成为其主要支柱,还得以进口制造设备为主。

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不代表中国芯片没希望

一、仅有中国仍在坚持技术研究

当不少芯片企业放弃高端芯片研究,不再参与技术竞争时,国内还在坚持自主研发芯片相关技术,这是难能可贵的。

而且,中国并非没有发展芯片制造的能力,相关技术一直有专项资金重点支持,只是作为技术储备未大规模进入生产环节。芯片制造设备的国产替代虽然正在加紧进行,例如:国产蚀刻机已经用于台积电5nm芯片生产线中;近日,国产ArF光刻胶产品已正式官宣;中芯国际28nm及以上的制程工艺已经较为成熟,实现了N+1(类似7nm)芯片的小规模量产等等。

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二、有步骤地提升成熟制程产能

近两年,华为被老美多次修改规则芯片限制后,让国内芯片行业有了发展热潮。目前,业界已经形成共识,首先要打牢基础,然后再打通主要环节。

首先,摸索透当前市场主流芯片的成熟制造工艺,比如28nm及以下占比更高的芯片,搭建一条完善的自主生产线。这当中可能需要借助进口设备,以保证技术能力,同时要投入国产设备,用以调试国产设备。

其次,根据前面的技术积累,实现主动操作的技术能力,并且能够让产能扩大。同时,积极加强国产制造工艺设备切入,打通国产芯片制造产业链,形成研发、制造、销售的自主产业链闭环。

通过这样的实线步骤,有望在2025年打通产业链,形成成熟制程芯片自主产业链闭环。到那时,就算被阻挠无法进口芯片制造设备,也保证中国芯片的产能。

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三、寻求更多的芯片技术突破

近来,国内在芯片领域的研究坚持多向发展,为了绕开光刻机,寻求多种芯片相关技术突破。

1、“小芯片”技术标准定制

由中科院计算所、工信部电子四院以及多家国内芯片厂商合作,共同制定的chiplet标准:《小芯片接口总线技术要求》,已经完成草案并公示,预计本年第四季度正式发布。

这是从芯片封装技术层面,来解决芯片关键技术问题,并且是与英特尔等联合定制的小芯片标准UCIe,几乎同时订立。在chiplet技术领域相关技术研究中,中国也同样站在了世界前列,为未来抢占了先机。

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2、光子芯片

光子芯片研究还是比较前沿的,中国取得的成就也是重大的,未来光子芯片、光电芯片(传统电子与光子集合的芯片),都是十分有可能助力中国芯片逆袭。

国内相关成就:中科院在光子集成功能器方面,已攻关十余年,目前已经取得不错的技术突破;西安光机所,拥有世界上最先进的氮氧化硅(silicon oxynitride)高折射率碳纤维波导技术;冯宁宁博士团队,则掌握了全球最先进的,低功率及高速硅光调制器技术。

3、冰刻机技术

虽然说冰刻机有短板,暂时无法取代EUV光刻机,但可以解决的光刻胶的多项短板(如良品率低、难清洁等)。具备这样的技术优势,对于绕过光刻机来说,也十分具有意义。

国内的成就:西湖大学仇旻教授团队,已经研发出我国首台“冰刻”系统了,而冰刻系统2.0也在全力研发之中。

4、光量子芯片技术研究

目前光量子芯片,还处于实验室阶段,但该技术一旦能投入使用,将颠覆整个半导体行业。因为光量子芯片不需要光刻机制造,而且其性能比普通芯片高出好几百倍,功耗却低到只有普通芯片的几分之一。

目前国内技术成就:中科大郭光灿院士团队的成果,2021年6月发布在国际知名学术期刊【物理评论快报】上,引起国际业界的关注。

国产7nm芯片能生产了?制造工艺还有难度,但未来中国芯有希望

这新方向取得的成就,都代表着国内芯片研究从未落下,更是积极在寻求不一样的技术突破。未来,为中国在芯片领域的弯道超车,提供了更多的可能性。

结束语

因此,我们可以确定的是,靠先进封装技术(芯片叠加技术),是可以实现国产7nm芯片(雷同7nm性能)的量产。但这不是实现了先进的7nm芯片制造工艺,只是chiplet技术应用。

芯片制造技术要求十分高,它是一项繁琐、复杂的工艺流程,整个芯片制造体系有很多含量高的技术,目前国内这方面还处在初步阶段。但是不代表中国芯片没有希望踏入先进水平了,无论是多方向技术的研发,还是芯片制造工艺的整体发展,都有机会让中国芯片的未来更有希望。

对此,你怎么看呢?

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页面更新:2024-04-10

标签:三星   光量子   芯片   光刻   光子   产业链   中国   难度   未来   国内   设备   技术

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