中芯要达到台积电的技术水平,需要几年时间?
发布时间:2024-01-27 05:05 作者:admin 来源:未知 点击: 标签: 的 中芯 达到 技术 电 水平 需要 要 在 台积
在制造芯片的圆晶体代工领域,大陆的中芯国际,要达到甚至超过我国台湾台积电的技术水平,有3种途径。
第一种途径是我国突破美国的阻挠,从荷兰的阿斯麦(ASML)公司获得目前最先进的EUV极紫外线光刻机。
光刻机是制造芯片必不可少的设备,而目前7纳米以下制程的芯片,都必须用到阿斯麦公司最先进的光刻机,台积电、三星和英特尔因为有阿斯麦最先进的光刻机,因此理论上可以制造出7纳米以下制程的芯片。
目前来说台积电在圆晶体代工领域,可以说是略胜三星和英特尔一筹,加上台积电只是代工厂,更让华为和苹果放心,因此它们的5纳米制程芯片目前都交由台积电代工。
而且台积电3纳米制程的芯片工厂也已经破土动工了,未来3年内应该可以实现生产,而目前中芯国际才刚实现14纳米制程芯片的量产,和台积电在芯片制造技术上差了好几代。
据说中芯国际通过现有技术的创新,可以制造出和台积电7纳米制程性能接近的芯片,但真正量产也还要一段时间,至于7纳米以下制程的芯片,离开阿斯麦最先进的光刻机,中芯国际目前是无能为力了。
本来中芯国际已经向阿斯麦公司订购了一台最先进的光刻机,如果按照合同这台机器早就应该到货了,但是在美国的威逼利诱下,荷兰政府硬是不让放行。
如果我国如果能让荷兰政府顶住美国压力放行的话,这台目前世界上最先进的光刻机到货之后,在中芯国际两大联合执行董事之一的梁孟松带领下,中芯国际在5年内赶上台积电也不是不可能,要知道三星的圆晶体代工技术正是在梁孟松加盟后,才逐渐接近台积电的。
现在美国为了打压华为,又出台使用了美国技术的公司,要向华为提供设备必须向美国商务部申请的规定,由于阿斯麦光刻机使用了美国的关源设备等技术,而中芯国际又和华为展开了密切的合作,因此中芯国际要拿到最先进的光刻机就更难了。
其实中芯国际现有的生产工艺也用到了美国技术,因此按美国的规定的话,也需要向美国商务部申请向华为提供设备,但是我们肯定不会也不能理会美国的无理要求,所以技术的去美国化势在必行。
当然美国也不没有掌握最先进的光刻机和芯片制程工艺,如果阿斯麦和台积电等公司联合起来反对美国的禁令,美国对此最终也是无可奈何的,毕竟禁了阿斯麦和台积电,美国一样生产不出最先进的芯片。
但是由于美国积威已久,这些公司本身就比较亲美,大股东都是美国资本,荷兰也美国的忠实小弟,因此中芯国际要从阿斯麦公司获得最先进的光刻机这一途径,目前来看成功的希望非常渺茫。
第二种途径,当然就是我国自研出媲美甚至超越阿斯麦公司的的光刻机了,我国在刻蚀机方面已经处于国际领先地位,如果攻克了光刻机这一难关,那么西方国家要在芯片上卡我们的脖子就很难了。
只是目前我国最先进的光刻机和阿斯麦公司还有很大差距,在未来几年内,能够生产出可以制造7纳米芯片的光刻机就算不错了,而台积电也在不断进步,因此中芯国际要靠自研光刻机赶上台积电,可能需要10年甚至更久的时间。
当然在压力下,我国的光刻机实现跨越式发展最好不过了,毕竟能生产光刻机我国还是有研发光刻机的基础的,如果投入大量资源和毅力的话,我相信我们一定能克服难关,到时候就是这些跟美国为虎作伥的公司的死期了。
第三种途径就是采用新的工艺和技术,正如阿斯麦公司采用新工艺,对日本光刻机公司实现弯道超车一样,实现对台积电的超越。
尽管台积电等公司一再打破摩尔定律,将芯片的制程不断向前推进,但是继续向前推进的技术难度越来越大,许多人估计推进到2纳米就很难再推进了,如果有新的更好的工艺取代现有技术的话,就有可能实现对台积电的弯道超车了。
不过谁也说不准,新技术何时能突破和是否可行,毕每项技术的革新都需要承当失败的巨大风险的,因此中芯国际靠技术革新实现对台积电的弯道超车,在时间上谁也说不准。
总之中芯国际要达到台积电等水平,最大制约因素就是光刻机,要么是我们获得先进的光刻机,要么是我们研发出绕过光刻机的新工艺技术,不然中芯国际超越台积电无望,所以许多人觉得早日实现国家统一就好了。
前不久,中芯国际为华为海思半导体代工了14nm制程的麒麟710A芯片,标志着中芯国际已经实现大陆14nm从0到1的突破!
而台积电的7nm制程工艺早已经很成熟了,预计今年下半年为华为、苹果代工新一代5nm制程芯片麒麟1000(也有说法是叫麒麟1020芯片)、苹果A14芯片!
中芯国际是14nm,台积电已经5nm制程,他们之间的技术差距到底有多大呢?
在芯片制程工艺里,主要有两类制程工艺,分别为:主流制程节点(主节点),过渡制程节点(半节点)!
90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16/14nm、10nm、7nm都是主节点,5nm和3nm也是主节点!
而28nm、20nm、12nm、8nm都是半节点,是过渡性的芯片制程工艺节点!
主节点的市场份额要远高于半节点的市场份额,但是有两个半节点比较特殊,那就是28nm制程和12nm制程;
28nm是因为性价比超高,应用比较广泛;
12nm制程很流行,是因为它被众多商家选用为中端芯片!在中端芯片市场,12nm制程的份额最高!
中芯国际似乎正在攻坚12nm制程工艺,有消息称,中芯国际很有可能在2021年或2022年实现12nm制程芯片的量产?
中芯国际14nm制程与台积电5nm制程之间,还差12nm半节点、10nm主节点、8nm半节点、7nm主节点;
当然,8nm半节点是可以跳过的,可10nm制程是不容易跳过的;
格罗方德曾宣称要跳过10nm制程,直接搞7nm制程,可最后还是放弃了!
12nm制程比较适合中端机,中芯国际大概率是要拿下的,10nm又很难跳过去!
所以,中芯国际与台积电之间的表面差距,是12nm制程、10nm、7nm制程;似乎就是3代的差距?
如果不考虑光刻机的话,中芯国际需要5-10年才能实现7nm制程;
可到那个时候,台积电2nm制程工艺都差不多完全成熟了!
业界大都认为,想要搞定7nm制程,就必须要有EUV极紫外光刻机!
全球范围内,只有荷兰阿斯麦ASML搞定了EUV光刻机(2022年,ASML出货了26台EUV光刻机);
为了早一点向7nm制程进发,2022年中芯国际就已经花了1.2亿美元向ASML订购了一台EUV光刻机;不过,至今尚未收到货!
为何台积电不缺EUV极紫外光刻机?
因为2012年,台积电、三星、英特尔都参加了ASML的“客户联合投资专案”,成为了ASML的股东;
台积电持股5%左右,享有先进设备的优先采购权!
ASML何时才会将EUV极紫外光刻机发货给中芯国际呢?
ASML方面回应,并非不发货,正在申请新的许可;
可ASML到底何时才会发货?谁敢保证呢?
也许一两年,也许三五年,都有可能,甚至还要更久!
其实,中芯国际与台积电之间的差距,不仅仅是主节点、半节点、EUV光刻机,还有高精尖人才队伍、营收、利润,都差很多!
2022年Q1,在全球十大圆晶代工厂营收排名里,台积电高居全球第一,中芯国际跻身全球第五!
从排名角度,似乎差距越来越小;
可在营收层面,却是十几倍的关系!
对于一家高科技公司来说,依靠外部输血,是能够快速发展,但核心还是要自身的营收利润高,才足以支持自身开展各种研发!
所以,中芯国际需要达到台积电这个层级,至少也要10-20年,甚至还要更久!
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中芯国际目前量产的芯片制程工艺是14纳米,它从28纳米升级到14纳米用了4年时间,中间略去了22纳米制程。
而台积电目前主打7纳米芯片,5纳米芯片也在今年实现量产,按照台积电计划,2022年将实现3纳米芯片的量产。
14纳米到5纳米之间,还有10纳米和7纳米两个节点,如果没有外部阻力,中芯国际可在10年之内达到5纳米水平。
台积电从16纳米制程到5纳米用了5年时间,英特尔从14纳米到7纳米用了6年时间,所以中芯最快也需要5年时间。
这只是理论上的制程节点研发规律,在实际中需要有三方面保障,一是技术储备,二是设备储备,三是材料储备。
上面说的只是中芯国际达到台积电目前水平的一个大概时间,要想实现弯道超车,笔者认为现阶段可能不太现实。
中芯在发展的同时,台积电也在高歌猛进,其短期规划是在2025年实现2纳米制程芯片的量产,这个水平非常高。
中芯与台积电的差距还是很明显的,台积电几乎垄断了所有的高端芯片市场,而中芯则是主打中低端芯片的市场。
从市场占有率来看,台积电占据芯片市场的半壁江山,而中芯的占有率仅有5%,从市场份额上便可看出技术差距。
从技术方面来看,台积电非常注重技术储备和研发投入,2022年的营收为358亿美元,其中研发投入了30亿美元。
研发投入占年营收的8.5%,这个占比是很高的,光是研发人员就有6000多人。
而中芯国际在2022年的营收为31亿美元,不足台积电的十分之一,研发投入仅有6.8亿美元,不到台积电的25%。
在芯片产业上,投入与产出大致是成正比的,这说的是有绝对硬实力的情况下,否则的话,高投入很可能打水漂。
所以说,中芯要想加快芯片工艺研发速度,就必须要大力引进人才,加大研发的投入力度,争取各路资金的支持。
从制造设备来看,芯片制造需要很多专业设备,比如等离子刻蚀机、晶圆划片机等,其中光刻机的技术最为先进。
目前高端光刻机也是制约中芯国际的一个大因素,2022年中芯就向荷兰ASML公司订购了一台7纳米EVA光刻机。
但这台光刻机迟迟没有交货,就是因为众所周知的原因。没有高端光刻机,就算是新工艺被研发出来也难以量产。
台积电在这方面没有任何掣肘,台积电、三星和英特尔都是荷兰ASML公司的股东,具有高端光刻机优先发货权。
ASML公司与台积电的需求联动的,ASML公司会根据台积电的需求进行提前研发,这保障了台积电设备的先进性。
目前国产光刻机量产的是90纳米,65纳米还未量产,28纳米刚突破研发瓶颈,与荷兰的高端光刻机差距约有20年。
现在中芯急需的就算高端光刻机,这是一个极为掣肘的设备,需要尽快突破。
从芯片材料来看,生产芯片的材料晶圆,被日本的信越、胜高,德国世创等五家企业垄断,12寸晶圆刚打破垄断。
晶圆也是个比较薄弱的环节,一旦国外进口受阻,那么中芯的芯片就无法生产。还有第三代半导体材料也是弱项。
由此可见,制约中芯国际发展的瓶颈问题有不少,想要达到台积电目前5纳米的工艺水平,确实具有很大的难度。
据外媒报道,美国正在考虑是否要将中芯国际纳入“实体清单”,中芯目前并没有好的反制手段,只能是伺机待发。
一旦被列入“实体清单”,那中芯的快速发展通道将被阻断,技术、设备、原材料的瓶颈问题将会凸显,不好应对。
对于国内整个芯片产业来说,当下需要尽快建立起自己的完整产业链,包括设备、材料、软件、技术等各环节。
只有拥有自己的产业链,才不会受制于人。
从目前的情况来看,中芯要想实现弯道超车可能很难,但达到台积电目前的水平只是时间问题,前提是没有阻力。
这个时间快则5年,若是有外部阻力,则可能需要更长时间,可能是10年。
不错,台积电目前世界上最先进,我们也承认,他再先进未必永远先进,他实终美国人控制,什么荷兰自动光刻机,更先进,独霸世界,难道中国无法靠近吗?上帝的天平倾向中国,国家整体往上爬,如今真金白银说话的时代,没有真金白银敲不开的门,高铁才几年超越全世界,网络更不提了,世界不变万变,中国很多事湾道超车,神仙都无法预测,中国人的智慧谁能预料到再过几年变成什么样。
应邀解答,中芯国际要达到台湾积电的技术水平,需要几年时间?
这件事无法预测,也许3,5年,也许十年,才能赶上台积电的水平。
我们都知道,芯片的设计最开始是手绘的。但是随着芯片里的电路越来越复杂,人们纷纷开始使用计算机辅助设计。让计算机代替人们来检查设计中的那些不合理的地方,设计师只需要在关键节点上操作即可,这种技术,就是电子设计自动化 EDA。
只不过现在采取的技术更先进,中国如果能够实现弯道超车。
第一,可以采取紧跟超越方式。
第二,可以采取以新材料为基础,实现超越。
第三,就是以量子通信技术,为基础的芯片研究实现突破。
无论哪一个率先实现,都可以实现中国芯片技术的总体超越,具体时间无法预测,但随着新材料,新技术的出现,相信中国科技人员会完成,半导体技术的自我创造,和超越的理想,这个理想,是可以在中国人生长的这片土地上实现的
目前我国在半导体生产设备领域,即使是那些国产化率非常低的产品,都有国产厂家在做,并且大多都已经在产线开始应用了。
但最核心的芯片方面,还不能指望7nm以下的工艺了,现在很多都还处于28-90nm的层次摸索着。
这跟台积电、三星这种顶端的霸主差了可能不止10年。
目前最牛的中芯国际也只是能做到在14nm的基础上做优化,其最新推出的“N+1”、“N+2”工艺制程一定程度上相当于7nm工艺,但实际离真正的7nm还有不小差距。
并且14nm的在去年底才刚刚量产,现在还在产能爬坡阶段,真正开始放量要到今年年底。
在12英寸和8英寸晶圆产能上,中芯国际为国内第一,全球第四大纯晶圆代工厂,就代工华为芯片而言,国内或许再无其二。
但中芯国际也已经被美国制裁,其在2022年就向ASML定制的EUA光刻机因为被美国封锁,到现在还不能收到货,导致其技术上限被封锁,预计2-3年内到达技术上限了。
如果搞不到更高端的EUV光刻机,中芯国际很可能就要长期停留在7nm的天花板了。
另一方面,无论是EUA光刻机的国产化,还是7nm及以下的芯片研发,对于目前中国的研发水平来说,短期内都是可望不可即的难点,这并不是钱能烧得出来的。光刻机的关键在于配件高达五千多家 而且还都是顶级的 这些顶级的配件商都控制在美国手中 所以不管日本还是荷兰都不敢卖给中国 ,中国想做光刻机就首先要突破配件这件事 不然做出来的光刻机 也是劣质的 。
根据中国制造2025规划,攻克EUV光刻机的时间至少要在2030年以后,那么这对于中芯国际来说,将是非常尴尬的局面。
半导体行业发展的第一波浪潮,是家用电脑驱动的。最显著的指标就是90年代和00年代大家都在谈论电脑芯片,满嘴都是“奔腾”,“酷睿”和“双核”,倒还真没几个人在90年代和00年代初就大谈“海思麒麟”和“高通骁龙”的,因为你不能讨论一个当时还不存在的东西。
由此可见,推动半导体行业发展的最大动力是市场,没了市场上的亿万消费者的贡献,谁来摊平动辄高达数十亿美元的研发成本呢?ASML崛起的背后,是台积电、英特尔、IBM和三星的巨量投资,而当时的大陆半导体企业,根本没钱去资助ASML的研发活动。
80年代和90年代,我们穷,没钱消费,家用电脑一直到2000年都是个稀罕玩意儿。1995年,台积电的市值145亿美元,而当时我国的外汇储备也才不到800亿美元。
以当时我们的消费力,不可能撑起那些需要每年投入数十亿美元的巨兽。就算我们当时也上了车,诞生了许许多多的芯片企业,谁来为他们的研发买单呢?
21世纪初,当台积电、IBM和英特尔开始琢磨把干式光刻机升级成为现在主流的浸润式光刻机的时候,我们的干式光刻机才刚刚立项。
首先我们要承认一个事实:
芯片毕竟不是。
是架在脖子上的刀片,搞不出,就要时刻面临核讹诈,腰杆子就直不起来,这是生死存亡的问题。芯片,则像是银行的催款单,虽然迟早有一天要来,但在银行上门之前,日子都是太平的。
有一说一,ASML光刻机之类的设备当然是我们现在得不到的好东西,
但我们缺少的,远远不是这些。
我们缺少什么
说实话,人才、技术我们都缺,并且两者不能割裂来看。
人才研究了技术,技术形成了设备,设备训练了人才。这是一个封闭的循环。我们现在没有先进的技术,是因为我们的半导体人才缺少。
根据《中国集成电路产业发展白皮书2022-2022》,到今年,我国需要72万名集成电路相关的人才,而现在我国的从业者不过40万,缺口达到了32万。
中芯国际要达台积电技术的水平,或者需要十年。