眾所周知,華為如今最棘手的問題在于芯片,華為旗下的手機板塊對芯片巨大的需求量,但是華為旗下芯片設計公司華為海思只具備芯片設計,不具備芯片加工能力,因而華為屢屢卻被限于芯片加工。
近日,華為創始人任正非的一席話引起一番討論,他表示“華為今天遇到的困難,是設計的先進芯片,國內的基礎工業還造不出來,華為不可能又做產品,又去制造芯片。”眾所周知,國內半導體產業國產替代的這場馬拉松已經沖刺多年,而我國半導體產業被卡,最關鍵的一環就是在芯片制造,而以光刻機為代表的設備更是國內無法突破的重要原因。
設備是半導體制造的基石 但市場基本被外資壟斷
光刻機被譽為半導體產業 “皇冠上的明珠”,是芯片制造中最核心的機器,整個光刻過程也是芯片生產過程中耗時最長、成本最高、最關鍵的一步。
目前,光刻機產業基本被荷蘭的 ASML、日本的尼康和佳能這三家供應商壟斷。根據賽迪顧問數據,全球光刻機市場規模約160億美元,ASML、尼康和佳能三大龍頭總共占據95%市場,其中EUV市場幾乎被ASML一家獨占。
其實,中國也能生產光刻機,但以中國目前的技術,只能夠生產低端一些的光刻機設備,能夠制造90nm及以上工藝的芯片,而能夠生產7nm甚至5nm芯片的高端光刻機基本上全部靠ASML供貨。
國產半導體設備發展正當時
隨著中美貿易摩擦的升級,打破壟斷、提高國產化率,力爭實現半導體設備自主可控是重中之重。在這樣的背景下,國家從政策、資金方面支持半導體設備的國產化,國家大基金二期支持重點就放在國產半導體設備和材料上,其中提到將加快開展光刻機、化學機械研磨設備等核心設備,以及關鍵零部件的投資布局,填補國產工藝設備空白。
在國家政策及基金等因素的支持下,如今,中國的光刻產業也有了一定的起色。
近日,據業內人士透露,上海微電子已經宣布研發出28納米光刻機,預計這28納米光刻機將在2021年底到2022年之間進行量產,而且這個28納米光刻機通過多次曝光之后,可以用于生產14納米甚至10納米的芯片。
作為中國大陸技術最先進、規模最大的晶圓代工企業,中芯國際歷時多年,制程工藝從0.18微米技術節點發展至如今的N+1工藝。日前,一站式IP和定制芯片企業芯動科技官方宣布,已完成了全球首個基于中芯國際FinFET N+1先進工藝的芯片流片和測試,所有IP全自主國產,功能一次測試通過。
而在光刻機技術研究上,今年以來也是好消息不斷:2020年6月,由中國科學院院士彭練毛和張志勇教授組成的碳基納米管芯片研發團隊在新型碳基半導體領域取得了重大的研究成果,并實現了碳基納米管晶體管芯片制造技術的全球領先地位;2020年7月,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所成功研發出了一種新型5nm高精度激光光刻加工方法。
雖然這些技術都處于實驗室階段,但至少在一些基礎理論上已經取得了突破,未來這些實驗室技術有可能會轉化為現實的生產技術。相信在我國科研人員、企業等各方的共同努力之下,實現國產替代,縮小跟國際頂尖水平的差距!
芯片加工制造的不足,不僅僅體現于半導體行業,也反應了整個中國與西方國家在制造業上的區別。在制造工藝上,我國制造技術唯有一步一步地慢慢向前探索,絕無捷徑可言。