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科工力量:国产2nm芯片有望破冰 能弯道超车?
最后更新: 2020-01-21 14:14:38指望非传统半导体材料和工艺弯道超车不切实际
当下,国内对于芯片有一种非常急迫的心情,领导很急、媒体很急、民众很急,在这种急切的心态下,舆论上总有一种“大跃进”心态,仿佛依靠几种新技术就能够实现弯道超车,然后不惧怕川普卡脖子。
然而,这种弯道超车的思路是不切实际的。首先,新材料新工艺并非没有,当下,桌面CPU、手机SoC等和老百姓接触最广的芯片普遍采用硅材料,这是第一代半导体材料。在技术上,半导体材料已经发展了3代,第二代材料以砷化镓为代表,第三代材料以氮化镓、碳化硅为代表。在明明能用第二代、第三代材料的情况下,为何还要依然使用硅材料呢?原因就是廉价好用,目前围绕现有工艺构筑的成熟产业生态,也限制了新材料、新工艺逆袭的可能性。既然硅材料已经能把性能做得不错,而且廉价,那么,为何要去用更加昂贵的材料呢?RF过去用过砷化镓,但不少厂家又用回硅材料,原因也是性能够用、廉价实惠。
工艺也是类似,事实上FinFET工艺与SOI工艺并非对立关系,两者能够互补,形成FinFET+SOI,比单独使用FinFET工艺或SOI工艺效果更好,那么,为何台积电、英特尔等厂家不这么做呢?原因就在于FinFET已经很不错了,而且廉价好用。
因此,将来即便出现了真正具有产业化潜力的新材料、新工艺,也未必会对现有的芯片材料和工艺造成革命,就如同自行车、汽车、高铁、客机之间不是取代关系,而是互补关系。
另外,由于芯片设计和制造结合得非常紧密,贸然在材料和工艺上“突进”,也会带来大问题。目前半导体制造中换个工艺或者制程,芯片的电路部分很可能就要重新设计。如果新工艺优化得不好或是芯片没有根据新工艺做足够的调整,新工艺流片的芯片性能和稳定性不如老工艺是完全有可能的。对于目前的芯片设计而言,半导体生产企业必须要把足够多的参数和数据提前提供并不断更新才能保证设计的正常进行,这一过程中需要做大量的实验,花费巨额的资金,对于新工艺而言还有完全失败的可能性。
同时随着半导体制造企业出于保护技术秘密,降低设计企业开发成本等因素,往往还会提供给设计企业封装好的工艺库和工具箱,甚至于连设计用的IDE都必须由半导体制造企业定制。新工艺如果没有足够多的优点和可靠的财力支持很有可能倒在颠覆半导体制造方式的征程上。
正是因此,对于弯道超车不宜抱过大的期望。我们一方面不放弃对先进技术方向的探索,另一方面也要在传统方向上一步一个脚印的追赶。
不久前,中芯国际表示,位于上海市浦东张江哈雷路的工厂已经开始量产14nm芯片,并开始研发12nm工艺。华虹集团总工程师赵宇航表示,集团14nmFinFET工艺全线贯通,SRAM良率超过25%,2020年将快速推进。
中芯国际14纳米级芯片提前一年实现量产 截图自《浦东时报》
2019年12月,武汉弘芯半导体举行了首台高端光刻机设备进厂仪式。弘芯半导体制造产业园是2018年武汉单个最大投资项目,位于临空港经济技术开发区临空港大道西侧,规划用地面积636亩,建筑面积65万平方米,总投资1280亿元。弘芯的CEO是台积电元老蒋尚义,主攻方向是14nm工艺和射频特种工艺。
相信在大陆三大晶圆厂的努力下,大陆掌握12/14nm工艺,只是时间问题。虽然在追赶台积电的道路上任重道远,但大陆企业将锲而不舍,负重前行。
(作者微信公众号 tieliu1888)
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