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中國芯片製造:還有很長的路要走
送交者: 隨意生活 2023年09月07日13:15:48 於 [茗香茶語] 發送悄悄話



華為的新手機上市,可喜可賀。但人們要清楚的認識到,中國芯片製造的短板:沒有ASML光刻機,中國只能製造90納米的芯片。據說今年年底中國有可能造出24納米的光刻機。即便如此,要以國產光刻機以高良率量產14-24納米的芯片還要一段時間。

華為新手機用的是7納米芯片,據說是在荷蘭DUV光刻機上採取特殊手段生產的(要麼多次曝光,要麼特別設計),其良率不清楚。即便良率在90%以上,特殊手段已到達荷蘭DUV機器的極限了。中國以後若想生產出5納米4納米的芯片,必須的用EUV光刻機。而此類光刻機一直被美國荷蘭禁運,中國從來都沒有獲得過,想必以後亦是如此。

所以,中國以後沒有別的路,只有研發自己的DUV光刻機。而這樣做,沒有10-15年的時間不可能做到。然後還要追趕西方前進的步伐,製造2納米1納米的芯片。這樣有得10年光景;詳見下文分析。

總之,中國芯片要趕上世界先進水平,恐怕需要20年甚至更長,大躍進不可取,彎道超車不可能,只能踏踏實實,認真干出細活。


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《中國芯片製造的實際水平與發展方向》

https://blog.creaders.net/u/13701/202212/451360.html#


(2022年12月19日)


從完整的生產鏈考慮,芯片製造有四大關鍵:芯片設計、光刻機製造、芯片製程(工藝)、芯片封測。這四大關鍵可簡稱為:軟件、工具、工藝、封測。用通俗的話說,芯片製造的過程就是,先以軟件設計,再用工具按照一定工藝製作,最後將成品封裝測試。


中國芯片製造業在這四大關鍵的水平如下。

芯片設計:接近世界水平(與高通的水平差不多)

光刻機器:剛達90納米,正在朝28納米努力(最新ASML光刻機3納米)

芯片製程:14納米工藝(台積電5納米工藝,正接近2-3納米;Intel 7納米)

芯片封測:接近世界水平(達5納米)


總體而言,世界目前最先進的量產芯片在5納米的水平,今後5年內可能實現23納米。台積電將在美國建立的工廠就準備生產2-3納米的晶圓片。


到目前為止,中國從國外所購買的光刻機最好的只有28納米的DUV水平。由於美國禁運,中國無法得到14納米以下的EUV光刻機。例如2018年,中國曾試圖向ASML購買7納米的EUV光刻機,但最終未獲許可。據報道,中國的14納米芯片工藝是在28納米的DUV光刻機上實現的,但良率與成本不夠理想。隨着美國加大禁運力度,以後恐怕連28納米刻光機都買不到了。


截止2022年,國產光刻機只有90納米的水平。根據水桶理論,在今後相當長的一段時間裡,中國量產芯片的最好水平將限制於10-14納米,並且芯片生產的良率與成本有待大幅度提升。


芯片製造過去一直是在多國分工合作下進行的。現在美國打壓禁運,中國已無法獲取所需晶片與刻光機。這迫使中國在四大關鍵領域同時研發軟硬件與技術工藝,費時費力費錢。此乃無可奈何的事情。


綜上所述,中國在整個芯片生產中,軟件與封裝尚可,工具和工藝落後,尤以工具(光刻機)為甚者;若要全面趕超,需要充裕的人物力時間與持之以恆的決心。


就中國軍用而言,目前有14-90納米的芯片似乎足矣,也不必考慮良率與生產成本(反正打仗就是燒錢)。民用,除一部分領域(如高檔手機),當然也夠用。但從國際貿易國際競爭力的角度來看,擁有高端芯片製造技術與低成本的中低端芯片製造能力,卻是必不可少的。此外,在先進武器裝備安裝高端芯片將是今後的趨勢,絕不可忽視。


這裡,高中低端芯片定義為:高端 -- 20納米以下;中端20 -- 40納米;低端 -- 40納米以上。特別要指出的是,研發成功與量產成功之間有巨大的差別,用兩個詞可以表述:良率、成本。


有鑑於此,中國芯片製造在今後10年有以下三個發展方向:

1)努力降低中低端芯片(40-90納米)的製造成本,使其接近世界水平

2)研發出14-28納米的光刻機,為以後生產5-7納米芯片積累經驗

3)將芯片製程技術提高到5-10納米的水平

當上述三個任務完成後,中國就具備了趕超世界先進芯片製造的基礎。注意,這裡只是基礎,要趕超仍需時日。這是因為,你在進步,別人也在進步。


假設15年後有了一條自主的完整的10納米產業鏈,再給一個15年(從現在起總共30年,即到了2052年),中國的芯片製造就有可能達到世界先進水平,並且不會受制於人。話雖如此,如果這期間走了彎路,中國趕超世界先進的芯片製造水平可能需要更長的時間。芯片製造跟電動車製造不同,大煉鋼鐵適得其反,彎道超車不大可能,只能穩紮穩打慢工出細活。


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