成熟领域的重要意义
未来 , AI、大数据、汽车、工业、军工等越来越离不开芯片 。
一辆普通燃油车所需的芯片数量为400-500颗 , 种类也不太多 。 而一辆电动汽车所需的汽车芯片数量达到了惊人的1600颗 , 种类达到了40多种 。
自动驾驶、辅助驾驶、中控、发动机、车身、底盘控制、充电、外接、胎压、雷达、蓝牙、WIFI、移动蜂窝、存储等等都需要芯片 。
而制造汽车的工厂已经升级为自动化 , 同样需要庞大的芯片来支撑 , 再加上、大数据、AI、万物联网等 , 芯片的需求将无法想象 。
拿下这些市场才能够建造工业基础 , 才能够更上一层楼 。 所以中芯国际采取了你打你的先进工艺 , 我打我的成熟工艺的战略 。
为什么是28nm成熟领域
首先 , 中芯国际最先进的工艺是14nm , 而且短时间内无法突破7nm , 这是我们必须要面对的现实 。
其次 , 28nm芯片市场份额高达75% , 涉及家电、汽车、工业、军工等多个领域 , 拿下这些市场足够中芯国际发展壮大了 。
最后 , 28nm及以上成熟工艺 , 大量应用在航天军工领域 , 这些涉及国家安全 , 必须要自力更生 。
7nm及以下不搞了吗?
先进工艺主要应用在智能手机、笔记本电脑上 , 尽管市场只有20% , 但是却拿到了80%的利润 。
这些利润可以反哺给研发和技术攻关部门 , 从而获得更多的技术支持 , 拿到更多的话语权 , 这是一个良性循环 。
还有一点很重要 , 那就是现在的7nm、5nm仍然是先进工艺 , 若干年后就可能是成熟工艺 , 或许还要应用在军工、工业等领域 。
所以中芯国际、华为、中科院等都在先进工艺中努力着 。
那么 , 先进工艺的努力成果如何呢?
国产新进工艺发展如何?先进工艺中 , 第一道关口就是7nm 。
7nm工艺需要制造技术的积累、EUV光刻机、7nm光刻胶等等 。
7nm制造技术积累
7nm芯片制造难度非常大 , 相当于在一根头发十万分之一的地基上 , 要盖五六十层楼!5nm、3nm只会更难 。
例如硅的提纯需要达到99.999999% , 号称机密的掩膜版制造技术、精度、材料等 。
7nm芯片制造工序多达5000道 , 任何一道错误都可能导致芯片制造的失败 。
因此 , 7nm芯片的制造不仅需要强大的技术积累 , 更需要一台优秀的设备——EUV光刻机 。
EUV光刻机
EUV光刻机一直被荷兰的ASML所垄断 , 每年生产的几十台光刻机基本都被台积电、三星、英特尔瓜分了 , 中芯国际即便出再多的钱也买不到 。
而国内的上海微电子 , 目前只能研发90nm光刻机 , 三次曝光后可制造28nm芯片 。
并且国内企业不能像ASML一样 , 可以拿到全球的零部件 , 例如蔡司的镜头、法国的轴承等等 。 我们只能自己研发 , 因此速度很慢 。
2008年 , 我国就开始研发EUV光刻技术 , 中科院、长春光机所、北京理工大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学等纷纷参与了研发 。
2017年 , 极紫外光技术获得突破 。 长春光机所研发的EUV投影系统成功制造了32nm线宽的曝光图形 , 建立了完善的技术研发平台 。
根据计划 , 在2030年 , 将研制成国产EUV光刻系统 。
摆在面前的困难是 , 一台EUV光刻机重180吨 , 零部件超过10万个 , 电缆多达3000根 , 再加上40000 个螺栓和两公里长的软管 , 想想就头大 。
如今 , 很多EUV光刻机上的零部件都对我国“禁运” , 研发难度可想而知 。
7nm光刻胶
光刻胶一直被日本所垄断 , 日本的信越化学、东京应化等占有光刻胶市场近九成的市场份额 。
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