近几年在美国的打压下,中国的光刻机制造技术反而突飞猛进, 28nm芯片形成了中高端集成电路制造的分界线。正是这些以及中低端芯片将满足未来对芯片的大部分需求,因为人工智能 (AI) 特性和功能已嵌入到快速增长的自主连接设备中,这些设备的范围从汽车到智能交通灯,从配套机器人到生物医学设备。

 

28nm 和低端芯片无法满足的功能,将在很大程度上使用 14nm 和 20nm 技术来满足。与28 nm相比,14 nm在性能方面更接近 7 nm技术,而设计和制造成本比 7 nm低得多。

 

例如,去年,在速度和功耗方面,英特尔的 14 nm Skylake 台式机处理器与 AMD 的 7 nm锐龙处理器没有明显区别,尽管围绕 7 nm进行了营销炒作,而且制造成本更低。

 

只有一小部分下游5G应用需要比14 nm处理器和支持芯片更强大的东西。将需要前沿的芯片组设计、基于微控制器的系统、传感器融合、先进的封装和第三代化合物半导体材料,而不是 7nm 的前沿制造,更不用说更薄的线宽晶体管芯片了。

 

与此同时,5G支持的“万物互联”正在迅速形成,到 2030 年将实现空间网络。据 GlobalData 估计,到 2024 年将有超过 110 亿台企业物联网设备。中国在 5G部署方面至少领先美国和欧盟两年,并且已经发射了 6G 试验卫星。

 

28nm芯片的生产正在加速
中国最大的芯片代工厂中芯国际 (SMIC) 是中国走向未来的前沿和中心,自去年以来,它一直在加大关键 28 nm芯片的生产。今年实现 28nm 规模对于中国国内半导体生态系统发展的长期过程,并且减少将生产外包给中国大陆以外地区的代工厂,尤其是台积电的需求具有重要意义。
 
明年,同样重要的是,14nm 芯片也将大幅增加。在没有匹配的本土替代品的情况下,中芯国际使用由应用材料、LAM 和东京电子,以及ASML DUV(深紫外)光刻机,并将在可预见的未来继续这样做。
 
摆脱对美国的依赖
然而,一台国产的 28 nm深紫外光刻机计划在今年年底前从上海微电子设备厂(SMEE)生产出来,并在上海专有的生产线上为物联网设备制造 48 nm和 28 nm芯片。
 
在 3 月份的上海 SEMICON上,该公司展示了一款工作在 90nm 的扫描仪。管理层最近报告说,提高 48nm 和 28nm 的良率仍然是一个挑战,但 SMEE 技术现在拥有基本的本土 UV 能力,无需美国 IP 来制造芯片。
 
现在评估 SMEE 可能会改变游戏规则的程度,以及到 2025 年 SMEE 和其他中国DUV 机器可能在低至 5nm 的情况下运行的规模还为时过早。但 SMEE 在一个极其困难的技术领域取得的进展已经出人意料。
 
N+1制程工艺技术
与此同时,3月下旬,中芯国际再次与ASML签订了今年购买价值超过10亿美元的DUV光刻机合同。与其他中国代工厂一样,中芯国际一直在转向全球二手市场的光刻机和其他生产设备,如蚀刻机、气相沉积和晶圆检测组件。
 
ASML 仍然屈服于美国对 EUV 机器的压力,这样的光刻机可以使中芯国际能够像台积电一样向 7nm 和更先进制程方向发展。
 
不过,欧盟内部有迹象表明,ASML 与欧盟委员会以及英飞凌和意法半导体等领先的欧盟公司一样,正在对美国干涉其事务进行控制。毕竟,到 2030 年,预计中国将至少占全球芯片制造产能的 40%。
 
类似的动态正在美国专业生产设备和 EDA 设计工具供应商之间聚集力量,因为在某些情况下,中国占其收入的 50% 以上。
 
明年,中芯国际将增加 14nm 芯片,并在 2023 年增加 7nm 芯片。它已经进入另一种芯片的小批量生产,这些芯片介于 14nm 和 7nm 之间,采用N+1 工艺技术。
 
在深圳、北京和上海等政府的财政支持下,该公司正在进行价值 120 亿美元的产能扩张项目。重点将放在提高 28 nm产量上,同时也适当关注 14 nm及其 7 nm版本——后者可能会在 2024年实现量产。
 
通过满足中国不断增长的设计自己芯片的无晶圆厂公司不断增长的需求,中芯国际和其他六家中国代工厂很可能能够制造中国到 2025 年所需的大部分芯片——其中包括 Hi Silicon、阿里巴巴、百度、腾讯、地平线机器人、寒武纪、小米、OPPO 和字节跳动。
 
全球半导体业在美国制裁中下跌

中国领导层认为美国将继续将其核心半导体知识产权“武器化”,以试图阻止中国。


国际商业战略公司备受尊敬的创始人/首席执行官汉德尔·琼斯博士所说:“中国人是战略大师。”
 
华盛顿面临着一个问题,即其政治目标与其国内芯片行业持续不断地进入中国市场的巨大重要性发生冲突,无论是高通、应用材料还是新思科技。高达 1000 亿美元的年收入和多达 150,000 个工作岗位受到威胁,同时也是研发资金的重要来源。
 
BCG 和 SIA 预测,到 2030 年,全球半导体行业的规模将是目前的两倍多,收入将达到 1.4 万亿美元,中国将占到其中的 60%,并占全球产能增长份额的40%。
 
随着近十年迈向由大数据、人工智能以及新芯片架构、封装和材料塑造的后摩尔世界,中国可能会成为后摩尔拐点的领导者。
 
它在以前的技术拐点上就是这样做的。例如,它在 5G、高速列车、量子通信和大数据驱动的人工智能方面取得了领先地位。
 
它当然有动力、资本和人力资源、吸引外国人才的吸引力,以及这样做的纯粹的创业活力和独创性。

 

国际著名光刻机制造公司ASML的负责人表示他们有理由相信中国在未来的15年中,芯片制造领域将会迎来翻天覆地的变化,而这一切其实都要间接“感谢”美国,因为美国的打压使得中国芯片制造业迎来了日新月异的变化。为此,ASML公司在这段时间中多次对中国示好,甚至不惜违背美国警告和中国展开合作,由此可见中国芯片市场行业未来可期,我国一定会成为该行业的佼佼者。


虽然在短时间内我国依旧无法突破高端芯片光刻机制造技术,但是如今我国正在一步步地向前发展,此次能够顺利突破14nm和28nm芯片的技术,也间接表明了中国现在的发展速度飞快,相信在未来几十年中我国很有可能将会迎来新的发展机遇。