下午察:中芯要试产7纳米芯片?台积电要试产3纳米了!

中芯国际(上图)据报在14纳米制程工艺良品率已追上台积电(下图)。(路透社档案图)
中芯国际(上图)据报在14纳米制程工艺良品率已追上台积电(下图)。(路透社档案图)

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就在世界各工业大国想方设法解决芯片短缺问题的当儿,有媒体报道说,中国最大的集成电路制造商中芯国际在14纳米制程工艺良品率已追上全球龙头台积电,达到业界水准的90%至95%,中芯的下一个目标将是高端的7纳米芯片,准备在今年4月试产,如果能试产成功,无疑将为中国芯片产业添加助力。

中国造芯的短板

芯片是从人工智能到第六代网络和自动驾驶汽车等所有产品的基础,芯片制造是中国一直在苦苦追赶的主要领域,据彭博社报道,中国的顶尖企业至少落后全球对手五年以上。

众所周知,中国在半导体方面的自给率仍然很低,它出口了价值约1000亿美元(1345亿新元)的芯片,但进口芯片超过3000亿美元。

在芯片制造商所需的半导体生产设备上,中国的生产占比为28%,当地晶圆厂和生产线去年从海外进口了137亿美元的半导体设备,比前一年增长了30%以上。由于极度缺乏相关设备,以至于中国得进口日本的二手设备,推动价格急剧上涨。

作为中国最大的集成电路制造商,中芯国际也面临自身产能局限的问题。公司今年2月就坦言,由于无法满足客户对特定成熟技术的需求,他们已经“满负荷”运作了几个季度。

IDC分析师莫拉莱斯(Mario Morales)估计,到2020年代末,中国公司仍然只能满足其国内需求的35%。

美国的卡脖子

由美国前总统特朗普发起的中美贸易战、科技战,以国家安全之名限制对华技术出口,以及跟中国企业的交易,使中国的芯片窘境雪上加霜。

中国电信科技巨头华为曾经是全球最大智能手机制造商,但因美国禁令而失去取得台积电等公司芯片的管道后,被迫出售旗下荣耀手机业务,华为本身品牌的手机生产也正接近最低产能。

就是在特朗普卸任后,在新的拜登政府下,美国仍在升高跟所谓的“科技专制国家”的对抗,原来的企业黑名单可能延长期限甚至扩大。因为疫情、封锁而导致全球芯片短缺的危机恶化,更凸显依靠潜在“敌国”供应商提供芯片的风险。

由前谷歌董事长施密特(Eric Schmidt)主持的美国国家人工智能安全委员会上周就向拜登和国会建议,美国及其盟友应该针对高端半导体制造设备采用精准的出口管制措施,以保护美国现有的科技优势,并减缓中国半导体业的进展。

造芯任务被赋予如同当年造原子弹一样的优先权  

在这种种情况下,有报道称,中国接下来五年将全面支持半导体产业,甚至赋予这项任务“如同当年制造原子弹一样”的高度优先权,以彻底摆脱美国的卡脖子。

中国去年底发布的“十四五规划和2035年远景目标”及中央经济工作会议都已明确要求,要打好关键核心技术攻坚战。在刚结束的两会上,中国国务院提请人大审议的政府工作报告也提出,中国将大幅增加科研投入,“十四五”时期(2021至2025年)全社会研发经费投入年均增长达7%以上,中央本级基础研究支出今年则将增长10.6%,并要切实减轻科研人员不合理负担,使他们能沉下心来致力科学探索,在关键核心领域实现重大突破。

尽管有关战略的具体细节估计要数月之后才会公诸于世,但彭博社指出,中国官媒以及国家智库的评论为拟定的路线图提供了重要线索。

据报道,中国可能采用曾在互联网领域奏效的做法:在未来五年左右的时间内使用老旧芯片,诸如中芯国际和清华紫光集团等企业可以帮助中国度过移动处理器、内存和电信模块短缺的困境,他们将主要以14纳米及以上的成熟工艺运行,通过先进封装等权宜之计,在无法取得更先进的美国技术下,提高芯片计算能力。对电动汽车甚至军事用途来说,这暂时够用了,只是不能用在先进的智能手机和类似装置。但这将为中国争取到时间,专攻所谓第三代芯片制造等领域,目前还没有哪个国家能在该领域称霸,北京企盼能在设备、软件和新材料等领域创建一系列本土巨头。最终目标是为全球性关键企业提供本地替代方案。

上海微电子设备和北方华创等一些关键的本土企业,也正在研发有朝一日能够取代ASML的超紫外线光刻机(EUV)的设备,超紫外线光刻机是任何高端芯片制造的先决条件。

中国的造芯乱象

北京其实已向芯片行业提供了长达数十年的税收减免等补贴和激励措施,例如,在中国最大晶圆设备公司之一的北方华创,补贴就占其2019年净利润的87%。不过,自力更生仍然是国家的政策目标,也不断有大型项目折戟沉沙。

去年,国有的清华紫光集团投资芯片生产却铩羽而归,25亿美元债务违约进而撼动金融市场,就凸显失败的可能性。

属于亿投资量级半导体项目的武汉弘芯在停滞多时后,今年2月底也传出高层在内部群中通知“公司无复工复产计划”、遣散全体员工的消息。

《每日经济新闻》经走访调查梳理后发现,中国半导体烂尾项目背后存在着一定共性,比如均为民营资本与地方政府合作的产物、主要投资股东没有半导体行业从业背景,也有一位主导者提到,烂尾项目会发生,是因为没有人愿意投资。多名业内人士也说,半导体类投资项目除了需要资金保障,更需要在基础科学、人才、技术方面的支撑。

中国借第三代芯片弯道超车? 

就在媒体报道中芯国际的14纳米制程工艺良品率已追上台积电前,台积电董事长刘德音2月在2021年国际固态电路研讨会上称,该公司3纳米制程技术进度超前,预计会在今年下半年进入试产,并且在2022年正式量产。

台积电透露,3纳米制造工艺,将可让电晶体密度比公司目前量产的5纳米芯片提高70%,并且让芯片运作时脉可达生11%,或是让电功耗降低27%。

外媒也报道说,台积电正与苹果一道联合推进2纳米工艺的研发,预计将于2023年开始试产2纳米芯片。

所以,尽管中芯国际的制程进阶高速发展,在公司国际联席首席执行官梁孟松带领下,三年内完成了从低端28纳米到7纳米工艺五个制程的开发,同业、竞争对手也没歇着,随着芯片设计的进步,业界、厂商追求的目标也在不断变动。

中国的追赶,能不能借第三代芯片弯道超车,取代关键的美国供应商,力拒华盛顿的打压,同时在新兴科技领域形塑本土科技巨擘,外界未来几年将密切观察。

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