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中芯国际与台积电、三星(造芯)的差距只差一台“光刻机”吗?
很显然中芯国际和台积电不仅仅是差一台光刻机!
1、先来看看中芯国际当前的制程
中芯国际14nm工艺2019年Q4已经量产了,前期产能每月3000片左右,2020年将开始产能爬坡,年底将会实现每月15000片。现阶段已经在为华为代工14nm制程的芯片,比如这2天传言的麒麟710A。
中芯12nm的制程在2019年已经实现的客户导入阶段,同时N+1制程也已经进入客户导入验证阶段,预计2021年将实现量产。从现有业内的预估来看,N+1制程也就是7nm工艺,但并非是高端的7nm工艺,助于低功耗版的工艺。同时中芯也已在研制N+2制程,从公布的性能参数来看就是7nm的高性能版。
用简单的话语来说,中芯国际目前量产制程为14nm,已经研发出了N+1的7nm低端工艺,同时高性能7nm工艺在研制中。
2、再来看看台积电和三星的情况
这两家的工艺制程我觉得没必要多说什么,7nm EUV早在2年前就已经量产,5nm制程台积电今年Q2也开始要量产,不过因为疫情关系或有延缓,同时在2019年已经在研发2nm制程,预计2024年能量产。
其实对于代工厂商来说,芯片制程的领先只是其次,更重要的是客户。现阶段全球手机厂商都将芯片代工交给台积电和三星,苹果、华为、高通、AMD、联发科等等,这两家在全球市场中排名第一和第二,两者加起来占了全球近6成的市场份额。
3、中芯和台积电、三星的差距甚大
目前来讲,在芯片制造行业,中国的领头羊是中芯国际,排在它前面的就是台积电和三星,不过三星不是一家单纯晶圆代工厂,因此在芯片代工领域,最高端的玩家就中芯国际和台积电两家而已。
目前台积电和三星是世界上唯二的两家实现7nm制程芯片制造的厂商,无一例外的都***用了荷兰阿斯麦公司(ASML)的极紫外光刻(Extreme Ultra-violet),即我们常说的EUV光刻机。中芯国际自己研发了N+1、N+1技术,不需要EUV的情况下实现了接近7nm制程的水平,是一个很大的进步,但是比起台积电和三星来讲,除了光刻机以外,还有不小差距。
一直以来,中芯国际都是追赶者的角度,如果不是2017年10月份梁孟松的加入,中芯国际是绝无可能实现接近7nm制程工艺的N+1技术的。在梁孟松加入之前,中芯国际一直处于困兽状态,14纳米FinFET制程迟迟无法商用,良品率不到5%,梁孟松加入后,中芯国际就像坐上了火箭,短时间内即实现了14纳米FinFET制程的95%良品率。随后,梁孟松又带领团队继续研发了接近7nm制程的N+1和N+2技术,预计2020年底可以商用。
芯片制造是个技术密集型行业,尽管有了突破,中芯国际在技术积累上仍然落后台积电和三星一大截,前二者早就实现了7nm制程芯片的量产,据推算,台积电在8月份会实现5nm制程的量产,2nm也已经在积极研究中;自从美国的芯片代工龙头格罗方德宣布退出14nm以下代工市场以后,其市场份额被三星吃去大部分,去年6月份三星宣布5nm制程工艺已经可用。
因此,中芯国际虽然攻破了性能接近7nm制程的N+1技术,但是已经落后三星和台积电3年时间,另外两家已经实现了5nm制程工艺,相当于领先中芯国际1.5代-2代,所以中芯国际未来的路还很长。
虽然中芯国际的N+1、N+2技术不需要ASML的EUV,但是后续5nm、2nm的研究仍然避不开,与台积电和三星不同的是,中芯国际购买EUV之路一直受到美国的干扰,本来荷兰那边已经同意发货,关键适合又被美国卡住,所以如果后续获取不到EUV,中芯国际的下一代芯片制造工艺梦恐怕要破碎。
另外一点是人才问题,自从中芯国际挖来了梁孟松之后,其研究进展突飞猛进,国内有不少晶圆代工厂商都虎视眈眈。此外,台积电和三星有大量的专利授权,形成了比较厚的专业壁垒,中芯国际与台积电进行的两次诉讼都以失利告终,目前台积电拥有中芯国际10%的股份,所以恐怕台积电会一直压着中芯国际一头。
中芯国际和台积电的差距已经不是单单一个光刻机这么简单的事情,属于整体行业技术的差距,也是短时间内无法赶上的技术壁垒,而且现在中芯国际的核心团队还是以前在台积电,三星工作的技术团队,大陆在这方面技术人员以及基础还是相对薄弱,而且光刻机制造技术需要几万个文件,曾经有中国的技术团队去参观荷兰ASML厂区,有技术人员感叹就是把所有的图纸都拿到未必能制造出来,可见工艺的复杂性。
现在的ASML在光刻机领域几乎是统治性的存在,而且基本上一半的机器都出售给了大厂,而且能够在ASML拿到产品的厂家几乎都是股东的身份,现在光刻机领域不仅仅是资金问题,中芯国际曾经订了一台7纳米的光刻机到现在因为各种原因到现在也没有交付,而且即使交付了也很难在短时间内完成突破,所以中芯国际芯片的制造技术现在创新性的使用N+1技术,在2019年14纳米的技术已经开始量产,目前在产能上还是受到很大的制约,随着技术能力的提升产能也会慢慢变得充裕,不管不怎么讲也是中国芯片制造技术中值得骄傲的一件事情。
网络上已经有人传出一种观点,美国可能针对华为的芯片制造方面开始卡脖子,这是釜底抽薪的做法,如果触及到这种层面可能中美贸易对战将会进入一个新的层级,国家也将会***取一定的措施,而且一旦进入这个层面就是一种经济上的灾难,可以想象如果苹果手机不能在中国销售类似这样的措施,对于全球经济的发展也是一种严重的挑战。作为以商人思维行事的美国人也不愿意把事情弄得如此的僵硬,所以对于华为公司的打压主要是抑制,不至于打死的境界。
之所以像华为这种企业在国际上受到如此打的质疑,而且还出现倍卡脖子的现象,关键的原因在于国内很多科技基础不牢固,如果主流的产业已经被中国突破,对于中国企业的限制性也将会极大的降低,所以打铁还得自身硬,中国整个产业已经在努力变强大,但是欧美的很多国家不愿意看到中国一天天的变得强大,所以在舆论的宣传上以及在内心上对于中国的实际发展情况视而不见,从这次疫情上就可以看出端倪,很多国家对于中国的认知还停留在上个世纪的层面。
所以中国的芯片制造产业距离国际化还有很长的路子要走,想要改变这种现状除了积极的培养相关的人才,还是继续加大在教育产业上的投入,只要人才到位了什么技术难关也都能搞定,虽然已经取得了很大的成绩,但是距离真正在世界认可的程度还是有很长的距离要走,特别是在光刻机制造领域还是很长的路线要走,只要意志坚定时间长了总能完成突破,希望能帮到你。
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