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N＋1工藝，力求破局

最新消息，中芯國際CEO梁孟松宣布中芯國際目前正在全力研發(fā)N＋1工藝，已進入客戶導入產(chǎn)品認證階段，并且提到N＋1工藝的芯片相較14nm性能提升20％、功耗降低57％、邏輯面積縮小63％，SoC面積縮小55％。

從中芯國際N＋1工藝芯片性能來看，幾乎相當于臺積電第一代7nm工藝，預計年底即可量產(chǎn)。

值得注意的是，中芯國際的N＋1工藝并不等于7nm工藝。市場上7nm工藝相較14nm，基準提升幅度是35％，而中芯國際的N＋1工藝提升幅度為20％，相較略為遜色。但其成本較低，且N＋1工藝制程并不需要EUV。在這一點上，中芯國際無疑是取得了技術(shù)性的突破。

N＋1取得的喜人成就，不禁讓業(yè)界對中芯國際的N＋2工藝充滿期待，N＋2工藝在性能上比N＋1進一步提升，更逼近市場7nm工藝。

相對于半導體市場的7nm，N＋1工藝上雖然比7nm稍顯遜色，但其成本比市場上的7nm低大約10％。對于半導體產(chǎn)品需求大的廠商，無疑這個突如其來的喜訊定會引起他們極大的興趣。此外，相較美國控股的臺積電，中芯國際顯然更值得他們信賴。

中芯國際在制程工藝上的進步，對國內(nèi)半導體企業(yè)有著很大的激勵作用。然而，中芯國際的技術(shù)發(fā)展之路上，并不是一帆風順的。

不容忽視的技術(shù)代差

早在2017年，中芯國際的集成電路制造工藝還停留在28nm階段，而此時的臺積電已經(jīng)開始量產(chǎn)10nm集成電路芯片。28nm和10nm之間還間隔著14nm的制作工藝差距。數(shù)據(jù)顯示，同功耗下14nm可達到的頻率比28nm要高出61％。中芯國際和臺積電的技術(shù)差距可想而知。

這個問題，隨著梁孟松的加入，終于有了改觀。梁孟松用了僅僅300天的時間，就讓中芯國際實現(xiàn)了從28nm到14nm的技術(shù)跨越，14nm芯片的良品率也從3％提高到 95％。可以說，梁孟松的加入帶動了中芯國際制程工藝的跨越式發(fā)展。中芯國際實現(xiàn)28nm到14nm的跨越，也極大地振奮了國內(nèi)自主芯片產(chǎn)業(yè)的信心。

2020年1月份，中芯國際再次傳來了令人激動的喜訊，中芯國際旗下的的中芯南方集成電路制造有限公司宣布首條14nm生產(chǎn)線投入生產(chǎn)。

然而，中芯國際的集成電路制造技術(shù)距世界先進水平還是有很大差距。不久前，臺積電宣布5nm生產(chǎn)線即將投入量產(chǎn)，而同為半導體產(chǎn)業(yè)的三星已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向3nm生產(chǎn)線。在芯片領(lǐng)域，14nm和5nm之間還間隔著7nm的技術(shù)差距，也就是說，中芯國際和臺積電的半導體技術(shù)仍然相差兩代。

中芯國際制造技術(shù)突破的道路上，有兩個難題——技術(shù)封鎖和資金匱乏。

眾所周知，半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是建立在“燒錢”模式上的。每一次納米工藝的進步，其成本都以幾何倍增長。2019年中芯國際投入研發(fā)的資金達6．874億美元，占銷售收入的22％。

圓晶的成本隨著制程的金屬層數(shù)隨著工藝的演進不斷提升。例如13nm制程有六層金屬，5nm最少會有14層金屬，此外，半導體制作中還要引入新的技術(shù)，14nm時需要引入FinFET技術(shù)，5nm時引入堆疊橫向納米線技術(shù)。

其次是光刻技術(shù)成本。40nm和45nm制程需要用到40層光罩，而14nm和10nm就需要60層光罩。這對光刻機的要求近乎是苛刻的，而全球僅有一家成功成功開發(fā)EUV的公司——荷蘭的阿斯麥。去年5月，中芯國際向荷蘭訂購一臺光刻機，而這臺光刻機的價格就達1．2億歐元，其價格相當于兩架波音737。

再者，美國一直掌握著半導體產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，對中國半導體企業(yè)進行技術(shù)封鎖。據(jù)路透社報道，美國周一宣布對中國半導體設備限制出口，防止中國通過民用商業(yè)等途徑獲取半導體設備和技術(shù)。

縱觀中芯國際發(fā)展歷程，在重重困境中一步步走到今天，實屬不易。雖然中芯國際的工藝實力相較于世界頂尖水平還有差距，但中芯國際依舊給業(yè)界創(chuàng)造了不少奇跡。N＋1工藝已經(jīng)逼近7nm水準，而往后性能更加強大的的N＋2工藝，必然能在技術(shù)上讓中芯國際更有底氣。

中芯國際此次技術(shù)工藝的突破，對中國半導體企業(yè)來說也具有戰(zhàn)略意義。一方面，中芯國際的技術(shù)突破讓“中國芯”在半導體產(chǎn)業(yè)有了更多的話語權(quán)，為中國電子產(chǎn)品企業(yè)的進一步發(fā)展奠定了基礎。另一方面，中芯國際的新工藝也為我國半導體企業(yè)研發(fā)爭取了更多的時間。

不過，目前國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展階段，還存在很大差距，這也意味著中芯國際的前行之路依舊任重道遠。在半導體產(chǎn)業(yè)大環(huán)境不利的情況下，中芯國際技術(shù)發(fā)展之路，必然充滿著千難萬險。