华为mate70有没有可能是5纳米芯片？聊聊台积电的多重曝光技术

关于华为mate70是否使用5纳米制程工艺的芯片，网上呈现两极分化的看法。

一种声音是华为已经掌握了5纳米技术工艺，几乎可以肯定mate70会采用5纳米芯片。

一种声音是DUV光刻机的物理极限就是7纳米，突破这个极限是不符合行业常识的。

这两种声音都很多，观点冲突也很激烈。

这种冲突主要就是围绕华为的四重曝光技术专利展开的。

比如前魅族市场高管李楠就选择前者，

而一些朋友在和我们沟通时，对李楠的看法嗤之以鼻，认为其完全不懂专业知识。

这样激烈的观点冲突其实是极好的，她有助于我们更快的了解真相。

一

2024年3月，华为公布了专利号CN 117751427A的《自对准四重图案化半导体装置的制作方法以及半导体装置》技术专利。

瞬间引起行业热议。

而一些朋友也认为华为是通过这种多次曝光技术攻克的高制程芯片难题。

按照这个技术逻辑，自然而然地推论出mate70能使用上5纳米芯片的合理性。

那么mate70到底能不能用上5纳米？

要回答这个问题，我们首先就要大致地了解一下多重曝光技术。

如果我们把时光退回到10年前，

半导体行业的历史上，有一个特殊的历史时期和国内的半导体行业现在面临的处境极为相似：都遇到了高制程芯片生产的技术瓶颈。

当时荷兰阿斯麦的EUV光刻机还没有释放量产能力，整个半导体行业还处于28纳米的主流制程。

台积电为了和三星争夺14纳米的领导权，都在积极展开多重曝光的技术研发.

因为当时最先进的DUV光刻机所能提供的193纳米深紫外光源，已经接近物理极限，要想突破14纳米制程，以当时的行业水平，采用多重曝光几乎是唯一的选择。

虽然阿斯麦提供的13,5纳米的极紫外光源理论上可以轻松搞定14纳米，但是，其对生产工艺，工作环境要求极为苛刻，自引进以来，台积电和荷兰阿斯麦的技术人员一直处于长期攻坚的状态，量产遇到极大的技术困难。

在这样的背景下，台积电投入大量的技术力量进行多重曝光的技术研发，三重曝光技术也因此应运而生。

2015年，台积电年会上，毕业于斯坦福大学，当时的执行副总蒋尚义对外指出：193nm浸入式光刻领域已经展现出长足进展，它完全可能在14nm节点作为商用化的替代技术。但是为了提供足够锐利的影像，193nm浸入式光刻针对某些层会需要三重曝光，而针对大多数的层都会需要双重曝光，这会让量产成本急剧升高。

所以，台积电准备在其先进的20纳米工艺节点之后，再推出18纳米和16纳米节点作为过渡。

而我们后期查阅资料，并与一些产业链上的朋友求证，

当时台积电复刻一次的良率只能达到90%，每多一次曝光，其生产成本就会指数级增加，并且产能也会大幅下滑。

但是，谁能首先实现14纳米的大规模量产，谁就将领导这个行业，因此，台积电仍然不惜重金，投入到多重曝光的研发工作。

在当时，参与先进节点竞争的还有很多芯片制造企业，

而英特尔，在当年，还是业界的老大。

但是，他们认为EUV光刻机不会在短期内实现量产，即使量产，其经济性也值得怀疑，所以，他们还是寄希望通过传统的DUV光刻技术，继续保持领先。

同样在2015年，他们抛出一个大胆的计划：希望通过多重曝光的技术，一举突破10纳米这个工艺节点，应用到其酷睿系列产品中去。

为了实现这个雄心勃勃的计划，他们需要在某些层进行多达5次的重复曝光，以不断提高精度。

这样一个充满勇气的项目，在经过三年的努力后，最终因良率始终达不到理想值，而不得不画上休止符。

几乎同一时期，台积电抓住EUV光刻机这一历史机遇，最早EUV量产成功，芯片的工艺节点被迅速提高到14纳米，7纳米，5纳米一直到现在最先进3纳米，理论上，无限接近1纳米这个极限节点，不会有太大问题。

而台积电也因此一举超越英特尔，三星，走上业界老大的位置。

EUV大规模量产后，
蒋尚义主导的多重曝光技术也作为一种落后的技术被台积电束之高阁，但是，在不考虑成本和市场竞争力的前提下，台积电的多重曝光技术，实际已经相对非常成熟。

（在外界对台积电六骑士的评价中，蒋被更多地认为侧重于方向选择）

后来我们也都知道，蒋尚义和梁孟松都来到了中芯国际，蒋任副董事长职位。

2019年，蒋短暂的任职武汉弘芯，弘芯出事后，2020年12月，重回中芯国际。

巧合的是在华为2021年9月1日，在华为递交《四重曝光》专利申请的仅仅一个月后，

坊间就传出蒋先生因“过于思念家人”而即将返回台湾的传言，

两个月后，2021年，11月11号，蒋尚义正式辞去中芯国际的职务，加入台湾鸿海。

我们非常有理由相信，华为的四重曝光技术和台积电的三重曝光大概率得属于“类似”技术路线延长线上的优化。

它已经被台积电用实际行动证明是完全可行的。

问题只是产能，良率，成本，竞争力这四个老问题，如何优化。

蒋先生在江苏时代芯存半导体合影，居中者为蒋尚义 2021年

三

关于多次曝光和堆叠技术，“自称”在台积电工作过的一位读者，给我们打了个比喻，我们觉得很形象，有助于我们更好地了解先进芯片的制程工艺。

他说芯片就像一辆汽车的发动机，如果你想提高动力，那就要加大发动机的功率，如果别人是3.0的发动机，而你是1,8的发动机，你要想达到别人的动力，你又做不出来3.0的发动机，那你还有一条路，就是在汽车上装两个发动机，它也可以实现动力的提高。

如果别人继续进步，现在是3.0T的发动机，你要想达到同样的动力，你可能就要装三个发动机，它也可以实现等效的效果。

但是，每增加一个发动机，你的成本，故障率，舒适性，经济性各种指标都会直线下滑。

这样的产品，“正常情况”下，在市场上，是没有任何竞争力的，

所以，也不会有人去做。

但是，理论上，你确实可以通过发动机台数的提高，不断提高动力。

也就是说，通过多重曝光和堆叠技术理论上完全可以实现7纳米，5纳米，甚至是3纳米。

关键是，这样的技术在商业领域，有多大的现实意义？

这也是很多朋友不认可华为可以解决5纳米芯片的一个重要原因。

四

这位朋友很好地和我们科普了多重曝光和堆叠技术与商业活动间的联系，但是，他的一些观点，尤其对华为mate70的判断，我们认为有些绝对了。

汽车当然不会装三个发动机，因为这还要考虑到空间问题，配重问题，外观问题尤其是安全性问题，并不仅仅是成本问题。

所以，这种可能性几乎只停留在理论上，

但是，芯片的多重曝光不同，它几乎不用太考虑到这些问题，所有的问题，最终都归结于成本问题。

只要成本能消化，其他的都不是太大的问题。

汽车发动机不太可能像芯片一样，符合摩尔定律，性能每18到24个月提高一倍，

这两种产品，其生产特性还是有极大的不同的。

芯片的良率和成本完全可以通过技术上的快速迭代大幅下降，前提是要有足够的订单去“喂养”

实际上，如果不是EUV光刻机的问世，全球的半导体制造业都会在多重曝光的技术路线上狂飙，谁也不知道，到了今天会是一个什么水平。

这里还是有空间可以压榨的。

而现在，关于订单这个点，我想，应该是最不用担心的一个问题 。

改革开放四十年来，我们的加工制造业，在创新上确实“略有不足”

但是，降低成本，打价格战却是我们的强项。

所以，我们的结论是mate70采用等效5纳米的芯片，还是存在极大的可能的。

当然，考虑到虽然疫情后，我们从荷兰阿斯麦进口的DUV光刻机数量成倍增长，但是受美国禁令的影响，阿斯麦会不会突然被禁止供货是一个 大问题。

今年年初，ASML就被迫撤回了两款浸没式2000i DUV光刻机的出货许可，两台Twinscan NXT:2050i和Twinscan NXT:2100i型号光刻机无法交付给国内厂商，原因是一项出货许可被撤销。

另一个让人头疼的问题是：不时有阿斯麦会停止对大陆部分企业的光刻机维保的“传言”

这进一步加深了人们对于华为先进制程芯片产能“长期稳定性”的担忧。

尽管坊间传言华为在青浦和松山湖努力增加产线，但是”这并没有减缓业界对其产能的担忧。

所以我们认为，华为如果短期内要解决产能问题，不大可能完全依赖多重曝光工艺的自建产线。这应该只是华为“引进来”的一部分。

华为应该还有一个“走出去”的途径，用以快速提高产能，降低成本。

篇幅所限，有机会我们再聊聊这种“走出去”的可能性。

综上，我们认为华为很可能是采用“多措并举”的方式，来解决其等效7纳米和更先进的5纳米的产能问题。

当然，这是我们个人的推测，纯属瞎猜，仅供参考。

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相关资料：、

实际上，早在2019年，中芯国际就实现了14纳米先进制程的量产。

其公司公告原文为：

公司14nm FinFET产品2019年第四季度进入量产，第二代FinFET技术进入客户导入阶段，2020年Q1公司14nm制程产品收入占比由2019年Q4的0.29%显著提升至1.26%，2020年Q3公司28/14nm工艺制程产品营收占比更是达到14.6%。

中心国际国内布局：截止2021年