台积电2nm工艺最新消息(台积电2nm将率先量产,三星和英特尔望尘莫及,国产还有希望吗?)

台积电现在是全球最先进的芯片制造厂商,在未来很长时间,台积电都将保持这种领先优势。与此同时,中国大陆芯片制造业却内忧外患,我们何时才能拥有“芯片自由”呢?

不久前台积电召开发布会,宣称将于2025年量产2nm制程。如今有外媒报道称,台积电先进制程进展十分顺利,业内看好台积电领先三星和英特尔率先推出2nm制程。

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台积电3nm工艺已经确定在今年下半年量产,升级版3nm(N3E)制程计划明年下半年量产,2nm预计在2025年量产。

台积电2nm制程工艺将首次采用纳米片架构,将会比明年量产的N3E制程带来更高的能效比,相同功耗下,2nm芯片频率可提升10%至15%。在相同频率下,功耗降低25%至30%。

台积电2nm制程又将领先全球,而中国大陆的中芯国际受限于EUV光刻机无法进口,其先进制程工艺还未能大规模量产商用。

那么中芯国际现在具体状况如何,还能否扛起中国芯片制造业发展的大旗?

自从华为被制裁后,中芯国际一直被业内视为中国芯片产业复兴的关键,国人也对其充满期待。然而最近这两年,中芯国际堪称是经历了一段内忧外患的至暗时刻。

内忧:高层“内斗”,人才流失

中芯国际关于内部控制权之争由来已久,早在2009年,中芯国际就形成了以CEO王宁国和COO杨士宁为主的两派博弈,这场博弈最终以王宁国和杨士宁双双辞职、两败俱伤告终。

华为被制裁后,中芯国际承担了更多期望,但内斗并没有停止。2020年12月,台积电元老级人物宣布加盟中芯国际,担任中芯国际董事会副董事长、第二类执行董事及战略委员会成员。

但蒋尚义的加盟带来了一系列连锁反应,中芯国际联席CEO梁孟松第一时间宣布辞职,根据其致董事会信函中的内容,其愤而离职的导火索正是蒋尚义。

梁孟松在信中表示自己在公司内部已经得不到重视和信任,蒋尚义加盟中芯国际如此重大的人事变动,身为CEO的梁孟松却一直被蒙在鼓里。

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梁孟松

梁孟松同样是出身台积电,曾经帮助三星在先进制程领域快速接近台积电,后因为与台积电的竞业协议被迫从三星离职,来到祖国大陆。在台积电期间,梁孟松与蒋尚义曾一起共事,当时蒋尚义担任台积电研发副总裁,梁孟松则在其手下担任资深研发处长,外界有传言称二者不仅是上下级关系,更是师徒关系。

二人明明关系匪浅,为什么蒋尚义入职会让梁孟松有如此大的反应?业内传闻二人积怨已久,蒋尚义当初发现梁孟松秘密为三星工作,认定梁孟松泄露机密给三星。

蒋尚义进入中芯国际后,二人在发展路线上也有争执:梁孟松希望继续把研发精力放在先进制程研究上,当时梁孟松宣称已经攻破7nm工艺技术,只待EUV光刻机到来即可量产;而蒋尚义则认为,EUV光刻机无法进口且当前已经进入后摩尔时代,通过Chiplet小芯片和先进封装来实现发展才符合当前形势。

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蒋尚义

次内斗最终以蒋尚义告老还乡、梁孟松卸任执行董事职位而告终。从宣布加盟到离职,蒋尚义在中芯国际只待了一年时间,如此重量级半导体大牛离开中芯国际难免令人扼腕叹息,但好在梁孟松还继续担任中芯国际的CEO。

过去一年从中芯国际离职的重要人员除了蒋尚义以外,还有五大核心技术人员之一的吴金刚和董事长周子学,关键人物接二连三地离去,中芯国际的未来也令人捉摸不透。有从事半导体研究的学长认为,中芯国际内部人事动荡的主要原因是缺乏统一的企业文化长期建设,导致团队无法稳定,致使高端人才流失严重。

那么先进制程和Chiplet小芯片的路线之争是谁赢了呢?别着急,答案马上揭晓。

外患:一边制裁,一边脱钩

2020年12月18日,中芯国际正式被列入美国实体清单,10nm或以下先进制程节点制造所需要的技术和材料被禁止向中芯国际提供。自此,中芯国际28nm以下的先进制程研发几乎停滞,但好在中芯国际的订单大多都是28nm以上的成熟制程,短期内并不影响中芯国际的盈利能力。

2022年第二季度,中芯国际营收为19.03亿美元,同比增长41.6%;第二季度毛利为7.51亿美元,同比增长85.3%。从营收和利润来看,中芯国际现在过得还算不错,毕竟现在市场对于成熟制程芯片的需求仍旧非常大。

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但问题在于中芯国际在先进制程领域将与国际头部玩家的差距越来越大,长久来看,中芯国际的发展无疑是被美国“锁死”了。

从整个市场来看,先进制程的市场需求确实不如成熟制程,但是利润率更高,而且像华为这样真正的终端大客户是对先进制程有很大需求的。

超级大国其实并不满足于限制中芯国际的先进制程技术发展,它的终极目标是将全世界的所有芯片产能都转移到本土,为此《2022芯片与科学法案》应运而生,该法案整体设计金额约2800亿美元,通过高额补贴鼓励企业在美国研发和制造芯片。

这个法案还有一个十分关键的特别要求,任何接受该法案补贴的厂商不得在中国新建、扩展先进制程工艺,这个招数显然是想要限制中国先进半导体技术的发展。

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除了《2022芯片与科学法案》以外,超级大国还组建芯片四方联盟,联合其他几个芯片强国一起围堵中国。需要明确的是,无论是芯片法案还是芯片联盟,本质上都是人为改变全球分工规则,对全球化带来巨大冲击。

我始终认为,每个国家和地区都有各自的资源禀赋,这种强行扭转全球产业链的做法对全球半导体行业都会带来深远的影响,是一种逆规律行为。最终超级大国未必够如愿将先进制程产能转移到本土,至少韩国已经对所谓的“芯片联盟”产生疑虑。

内忧外患之下,中芯国际如何突围?

面对当前这种形势,以中芯国际为首的大陆晶圆厂应优先保证自己的生存,放大自己的优势。进入数字化智能时代,全球芯片市场仍旧长期供不应求,成熟制程芯片在未来几年也仍会占据市场主流,因此中芯国际要趁此机会扩充成熟工艺产能,抢占更多市场订单。

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目前中芯国际的扩充计划已经在行动,根据中芯国际最新财报显示,由于产能供不应求,公司拟在天津市西青开发区赛达新兴产业园内建设12英寸晶圆代工生产项目,规划建设产能为10万片/月的12英寸晶圆代工生产线,可提供28纳米-180纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。项目投资总额为75亿美元(约合人民币514亿元)。

当然,在扩充产能的同时,我们也不能放弃对高端芯片生产工艺的研发。在无法获得EUV光刻机的情况下,中国半导体制造要如何突破?

国家02专项总师叶甜春给出了一条“非EUV路径”的道路,即不依赖EUV光刻机也能造出高端芯片。大致的原理是在14-7纳米工艺平台引进3纳米采用的纳米环栅(GAA)结构提高性能,用系统封装/Chiplet提高功能集成度。

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没错,想要实现赶超在既定路线上已经很难达成,所以必须路径创新、换道突围。叶甜春提到的“非EUV路径”其实和蒋尚义坚持的Chiplet小芯片路线很相似,其核心就是发展先进封装技术以弥补EUV光刻机造成的缺失。

所谓Chiplet,其实是一种功能电路块,包括可重复使用的IP块,通常也被称作“小芯片”或“芯粒”。该技术的优势是设计弹性大、成本低、上市快,是后摩尔时代半导体产业的最优解之一。

叶甜春和蒋尚义设想的Chiplet封装模式就是将一个功能丰富且面积较大的芯片裸片拆分成多个芯粒(chiplet),这些预先生产好的、能实现特定功能的芯粒组合在一起,通过先进封装的形式(比如3D封装)被集成封装在一起即可组成一个系统芯片。

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这种系统芯片集成度更高,可容纳更多晶体管,实现较高的性能水准,通过这种方式让我们在不具备EUV光刻机的情况下,也能通过DUV光刻机生产出高性能芯片。

但前路漫漫,很多技术需要我们去攻克,还有更多技术上、产业上的生态需要我们去填补,这并不是一朝一夕就能实现的目标。但好在中国过去12年建立了完整的芯片工业体系,研发、设计、制造、终端、晶圆等方面均有布局,并且保持了高速增长,这是我坚定中国半导体产业能够突围的信心所在。

在此我也衷心希望中芯国际能够建立完善的人才吸引制度,组建稳定的人才队伍,沿着创新路径努力突围,终有一天中国企业将实现“芯片自由”。

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