中芯國際7納米芯片制造困境的真相
?中芯國際半導體制造公司 (SMIC) 進(jìn)入7 納米芯片制造工藝一直令人瞠目結舌。盡管如此,雖然它在科技和貿易媒體上成為頭條新聞,但檢驗中芯國際所謂的大躍進(jìn)的真正價(jià)值至關(guān)重要。中芯國際能否在其新開(kāi)發(fā)的 7 納米節點(diǎn)上量產(chǎn)芯片?該博客試圖回答這個(gè)重要但棘手的問(wèn)題。
不過(guò),在此之前,讓我們回顧一下中芯國際在 7 納米工藝節點(diǎn)上的崛起,這本身在 2018 年發(fā)布時(shí)就被公認為芯片制造的一個(gè)分水嶺。與前身 14 納米節點(diǎn)相比,7 納米芯片通過(guò)在芯片上每單位面積封裝更多的晶體管,顯著(zhù)提高了性能,同時(shí)也更加經(jīng)濟。
并且可以在沒(méi)有極紫外光刻(EUV)設備的情況下構建7nm節點(diǎn),并且可以使用廣泛使用的深紫外(DUV)技術(shù)來(lái)制造7nm芯片。事實(shí)上,臺積電在其 7 納米芯片生產(chǎn)的早期階段就使用了 DUV 機器。根據一些行業(yè)報告,在追趕這一工藝節點(diǎn)的同時(shí),中芯國際從臺積電的 N7 工藝幾何中復制了一些制造技術(shù)塊。
接下來(lái),正如 TechInsights 對中芯國際 7 納米芯片所做的工作所揭示的那樣,使用 DUV 技術(shù)為芯片設計增加了很多復雜性。首先,使用 DUV 設備需要更多的掩模層,導致 7 納米芯片的三輪甚至四輪圖案化。另一方面,EUV 機器只需將芯片曝光一次即可將芯片圖案放置在晶圓表面上,這使得 EUV 技術(shù)成為 7 納米及更小節點(diǎn)的支柱。

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在這種特殊背景下,中國半導體行業(yè)專(zhuān)家 Douglas Fuller 告訴英國《金融時(shí)報》,對中芯國際 7 納米技術(shù)進(jìn)展的狂熱被夸大了,中國頂級晶圓廠(chǎng)正在利用額外曝光來(lái)彌補 EUV 工具的不足。他還對中芯國際 7 納米芯片制造工藝的良率提出了質(zhì)疑。
根據一些行業(yè)觀(guān)察家的說(shuō)法,中芯國際每片晶圓的 7 納米良率在 15% 的范圍內。反過(guò)來(lái),這使得在這個(gè)工藝節點(diǎn)制造的芯片非常昂貴,大約是臺積電 7 納米節點(diǎn)制造的芯片市場(chǎng)價(jià)格的 10 倍。還值得注意的是,已知在中芯國際 7 納米節點(diǎn)制造的加密礦工芯片具有高度并行設計,這意味著(zhù)較低的復雜性。
歸根結底,中芯國際的 7 納米故事更多地與中國半導體自給自足的政治事業(yè)有關(guān),而不是市場(chǎng)經(jīng)濟。然而,與此同時(shí),它是一種準 7 納米芯片制造工藝,可能成為真正的 7 納米工藝節點(diǎn)的墊腳石。在這里,缺少的一環(huán)是 ASML 的 EUV 技術(shù),該技術(shù)目前在中國的半導體工廠(chǎng)被禁止使用。
需要注意的是,在對EUV技術(shù)實(shí)施出口禁令后,有報道稱(chēng)美國與荷蘭ASML和日本尼康接洽,也要求停止向中國提供DUV設備。但這不太重要,因為中國的晶圓廠(chǎng)現在肯定已經(jīng)購買(mǎi)了足夠數量的 DUV 機器?;?DUV 的光刻技術(shù)自 1980 年代就已經(jīng)存在。
中芯國際顯然一直在逆流而上,尋求更小的芯片制造節點(diǎn)。盡管自 2021 年擁有 28 納米工藝技術(shù)以來(lái)已經(jīng)走過(guò)了漫長(cháng)的道路,但其未來(lái)的路線(xiàn)圖充滿(mǎn)了巨大的技術(shù)障礙?;叵肫饋?lái),在對良率、制造成本以及更重要的 EUV 技術(shù)禁運的擔憂(yōu)中,7 納米芯片的出貨只是重要的第一步。