
但华为终归是华为,在美国垄断联盟的高强度打压下,华为依旧在2021年4月22日完成麒麟芯片的商标注册。彼时,有关华为3纳米麒麟芯片正在设计的消息传播开来。不知大伙是否想过这样一个问题,倘若不计成本,华为能否制备出3纳米麒麟芯片呢?
我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。本期为大家带来的是:国内芯片代工制程的发展现状、若整合国内顶尖制程技术,华为3纳米麒麟芯片能否实现量产的分析。
芯片制程可分三大环节:逻辑芯片设计、芯片代工制造、芯片封装测试。为了便于大家理解,这里为大家逐个环节解析。首先是逻辑芯片设计,逻辑芯片设计需要经过很多环节,其中最重要的技术便是指令集架构。
在这里穿插一点,由于华为拥有ArmV8架构的永久使用权,在此推测麒麟9010有很大概率是基于ArmV8架构打造的。但Arm公司于2021年推出了新一代ArmV9架构,但因美国技术限制的影响,华为无法使用Arm公司最新推出的ArmV9架构。苹果A15以及骁龙895使用的是ArmV9架构。
回到国内,架构方面,我们拥有龙芯中科推出的具有自主知识产权的loong Arch架构,由于可以编译Linux *** 作系统,loong Arch架构可以用在手机芯片的设计当中。这给未来Loong Arch的推广以及国产指令集架构完成国产替代化埋下伏笔。
有关半导体芯片的封装测试,与我们在芯片代工领域被光刻机“卡脖子”的处境不同,我国在芯片封装测试环节中的技术比较可观。虽说与国外依旧存在一些距离,但可以满足半导体芯片封装技术的绝大部分要求。例如国内市占率第一,全球市占率13%的长电 科技 。
简单介绍完逻辑芯片设计与芯片封装测试,下面便是决定我国能否实现芯片自主化生产目标的关键因素“芯片代工环节”。芯片代工可分为晶圆制造、关键尺寸量测、晶圆曝光、刻蚀、清洗等环节。而在晶圆制造、刻蚀机、清洗、关键尺寸量测设备上,目前我国基本上能够实现自给自足的目标,最重要的便是光刻机。
换句话说,光刻机是制约我国半导体行业发展的关键因素。光刻机分为三大核心技术:双工件台、光刻光源、光刻镜头。双工件台我们有北京华卓精科,值得一提的是,华卓精科是继ASML之后,全球第二家掌握双工件台技术的中国厂商。上海微电子的28纳米浸入式光刻机,使用的双工件台系统便是华卓精科的。
光刻光源方面,清华大学破冰“稳态微聚束”光源,缩短了光源波长,助推我国未来半导体芯片制程的发展。长春光机所、上海光机所、哈工大团队着手EUV光源,成功破冰国外技术壁垒,推出了与ASML EUV光刻机同等效力的极紫外光源。
至于难度最高的光学镜头,中科院承接的超高能辐射光源、中科科仪旗下的中科科美推出的 直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置,为光镜头提供了一定的技术支持。但这只是解决了光学镜头的其中一个环节,有关镜头的镜面打磨和材料等问题,还没有得到解决。换句话说,镜头已经是国产半导体需要着重攻坚的项目。目前我们只是实现了光镜技术从零到一的突破。
倘若排除成本,华为的3纳米麒麟芯片可以通过什么方式实现生产呢?
激光雕刻与采用石墨烯、硫化铂材料的浸入式生产。我国对激光技术的应用可谓炉火纯青,曾经卡住美国半导体发展十五年的福晶 科技 旗下的KBBF晶体便是一个很好的例子。采用激光雕刻,可以满足3纳米及3纳米以下的芯片生产。但该类方式的生产效率很慢,时间成本、人力成本以及设备后续的维修费也很高。
其次是石墨烯晶圆与硫化铂材料制程的半导体芯片,由于其内置规格的优越性与极高的热传导性、导电性。同等制程下制成的石墨烯芯片、硫化铂芯片其性能是传统硅基芯片的5~10倍。倘若不计较后续材料、技术推进所需的设备、人才培养费,石墨烯与硫化铂材料可以满足华为3纳米芯片的生产。
目前我们在芯片代工领域中实现了许多从无到有的突破,芯片制造已经来到了28纳米的制程节点。有关14纳米制程,中国电子信息产业发展研究院电子信息研究所所长温晓君在接受采访时表示:我国将在2022年完成14纳米项目的攻坚,实现14纳米制程设备的交付。祝愿国产半导体厂商愈发强大,在半导体领域中早日掌握自主权。
对于我国的半导体行业发展现状,大伙有什么想说的呢?对于国产半导体行业的发展,你有什么好的意见或是建议呢?欢迎在下方留言、评论。我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。关注我,带你了解更多资讯,学习更多知识。
自从被美国打压后,华为就陷入生死存亡的境地,在芯片渠道切断的情况下,目前只能依靠库存的芯片来维持,保证了一部分手机市场份额不会被其他厂商瓜分,但由于手机出货量不足,导致华为在手机市场上的占有率越来越低。
而在近期新闻中,就有外媒透露的新消息,华为正在进行3nm麒麟芯片的设计,可见在美国的重压下,华为不仅没有妥协,反而是积极开发新技术,保证自研的麒麟芯片在性能方面不会太落后其他芯片,比如骁龙芯片、天玑芯片等。
有朋友就好奇,既然华为能设计出3nm麒麟芯片,如果将国内半导体产业全部整合,再加上不计成本的话,有没有可能制造出3nm麒麟芯片呢?
在回答这个问题之前,我们要先了解一下一颗芯片的制造流程,一是芯片设计,二是芯片制造,三是芯片封装测试。
而芯片设计中也包含很多环节,其中最重要的就是指令集架构,而据了解,华为已经拥有ArmV8架构的永久使用权,所以麒麟芯片目前采用的就是ArmV8架构,而刚推出的新一代ArmV9架构因美国限制影响,导致华为无法使用,目前能使用ArmV9架构的只有苹果A15以及骁龙895。
说完芯片设计,那么我们就来说说最关键的环节芯片制造,一旦能解决这个难题,那么我国就能实现国产芯片的量产,芯片制造大概分晶圆制造、关键尺寸量测、晶圆曝光、刻蚀和清洗等环节,而我国目前已经掌握了部分技术,并且研制出晶圆制造机、刻蚀机、清洗和关键尺寸量测等设备。
不过我国现在最缺的还是光刻机,而全球最先进的光刻机设备由ASML制造,但受美国限制影响,我国始终购买不到最先进的光刻机,好在华卓精科是全球第二家掌握双工件台技术的中国厂商,所以解决了光刻机双工件台的核心技术。
此外,在光刻光源方面,我国企业也成功突破国外技术壁垒,掌握了跟ASMLEUV光刻机同等效力的极紫外光源,但在光刻镜头方面,中科院也只是解决其中一个问题,并没有完全掌握光刻镜头的技术,所以这是一个难题。
比起芯片制造,我国在芯片封装测试环节中掌握了不少技术,虽然跟国外还有部分差距,但也够满足我国在芯片封装的要求。
如果是不计成本的情况下,我国是有可能生产出3nm工艺芯片的,不过这种芯片无法高效生产,并且需要耗费大量的人力和时间,所以对华为来说作用不大,现如今高通已经向华为供货,芯片已经不是什么大问题,所以我国半导体产业还是稳定发展即可,没有必要拔苗助长,因为再好的房子在根基不稳的情况下依旧会倒塌,所以我国没有必要冒险去超车。
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10月4日晚,芯片制造商中芯国际(00981.HK)在港交所公告确认,已受到美国出口管制。9日,中芯国际宣布称,基于部分自美国出口的设备、配件及原材料供货期会延长或有不准确性,公司正在评估该出口限制对本公司生产经营活动的影响,或造成重要不利影响。此次,美国选择对中芯国际进行“进出口管制”的限制,也是为了对我国芯片制造领域进行压制。
目前全球半导体设备领域,美日两国垄断了全球80%左右的市场份额,其中美国占全球50%的市场,日本占30%,且在先进工艺上没有替代品,荷兰的ASML(镜头来自德国)基本受控于美国指令,因此相当于美国把光刻机这一块给控制了。
中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业,提供 0.35微米到14纳米制程工艺设计和制造服务,其中最重要的就是光刻机。
作为芯片制造的核心设备——光刻机是关键核心技术。光刻机对机械精度要求非常高,光刻机中心的镜头由很多镜片串联组成,一块镜片要数万美元,镜片的抛光工作其技术积淀需要几十年甚至上百年,所以对于起步较晚的我国来说,发展自己的光刻机技术可谓一场攻坚战。
所以如果中芯国际被美国“限制”,其他芯片制造企业再“断供”的话,对于国内很多电子设备制造企业来说,将会彻底处于受制于人的被动状态。
所幸,目前我国已经在努力冲破其他国家的封锁和遏制,最好光刻机的公司每年也都会新增数百项的专利。
有报道称,而为了应对当前的不利形势,中芯国际在几个月前就从日本等国家采购了大批的关键设备和零部件,能够保证在一段时间内业务可以持续开展,避免出现断供。同时,中芯国际也已经计划在2020年内建设一条可生产40nm芯片的生产线,3年内完成28nm生产线的建设,以完全削弱对国外技术的依赖。
对于我国光刻机技术的发展,刚刚结束的“第三届半导体才智大会”上,新落成的中国第一家“芯片大学”——南京集成电路大学,也对我国未来芯片事业的发展才提供关键利好。这也是自美国对华为等公司进行芯片限制后的1年多时间以来,我国在 科技 领域及半导体领域的大进展。
如果说“限制”华为是美国政府对中国 科技 产业打压的开始,那么刚刚又宣布对中芯国际的“禁令”,或是美国“绞杀”中国半导体产业链的开始。因此,对于我国高 科技 企业而言,要尽快推进自主研发的能力,避免接下来更多中国半导体产业链企业被打击。
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