国产破冰芯制程！专家：2022年底实现14nm自主化，麒麟芯片有救了

据了解，14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片可满足70%的市场需求。我国在2021年实现并初步完成了28纳米芯片的自主化生产。没过多久，业界便传来14纳米芯片将在2022年年底实现量产的消息。

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：国产半导体将在2022年年底实现14纳米芯片的自主化量产。

老规矩，开门见山。2021年6月23日，环球网消息。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年底完成14纳米制程的攻坚，完成14纳米制程芯片的量产 ”。

在这里穿插一点：或许是意识到自己无法阻拦我国芯片制程的发展，ASML近期提高了自家中端光刻机的售价。讽刺的是，ASML刚对自家的中低端光刻机降价，紧接着又对自家的中端光刻机提价，其意图不言而喻。

值得一提的是：结合我国近些年来对半导体行业的大力扶持，国产半导体厂商在芯片代工、集成电路领域中的突破。早先业界人士预测， 28纳米将是国产芯片代工行业的制程新起点，28纳米与14纳米制程预计在2021年、2022年实现。

事实上，我国的确在2021年实现了28纳米制程的突破，如今业界有关于14纳米制程的预测，也得到了温晓君的确定。种种迹象表明，国产14纳米芯片真的要来了。我国破冰14纳米制程，将给国产半导体行业带来哪些改观呢？

首先我们要弄明白目前半导体市场的趋势。虽说比起7纳米、5纳米制程，14纳米制程比较落后。但在硅基半导体市场中， 14纳米、28纳米制程依旧是主流。 目前 14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片，占据整个半导体市场的70%。 毕竟智能 汽车 、智能家居等中低端半导体制程芯片占据了大部分的芯片市场。

即便不谈14纳米制程的半导体芯片，单是我国在今年掌握的28纳米制程芯片便占据了近半的芯片市场，28纳米制程也被业界称为“黄金线”制程。

据了解，目前大多数的中低端5G芯片，其采用的工艺大多都是14纳米、12纳米。补充一点，12纳米与14纳米之间的差距并不大，类似于台积电的5纳米与4纳米之间的区别，只是在工艺上，晶体管排序上做出了优化。即12纳米是14纳米制程的改进版，其设备并未做出太大改变。

也就是说，华为的5G麒麟中低端处理器芯片，有望在明年实现量产。尽管不能解决华为在高端制程领域中的“芯”疾，至少可以在一定程度上缓解华为在中低端消费者领域中的压力。不只是华为代表的智能手机领域，在PC端市场中，以龙芯、飞腾为代表的PC端市场，也会因此受益。

例如龙芯采用自研指令集架构“loong Arch”制成的龙芯3A5000处理器芯片，14纳米制程足够满足国内大多数PC端厂商的需求。而且不同于手机处理器这种高精密芯片，PC端芯片对于制程的要求要缓和一些。也就是说,，由14纳米、12纳米代工制成的PC端芯片，可以满足大多数的日常工作需要。

温晓君介绍，目前我们在14纳米制程上已经攻克了大多数的难题，刻蚀机、薄膜沉积等关键技术设备都实现了从无到有的突破，并已投入供应链使用。此外，有关封装集成技术方面的突破，我国实现了全面量产。光刻胶、抛光剂等上百种材料也进入了批量销售。以上成果可以助力我国摆脱国外技术限制，实现国产集成电路的全产业链覆盖。

我国成功攻坚14纳米项目，有助于我们更好地对抗国外半导体行业的打压。虽说我们与国外先进半导体制程之间的距离比较大，但路是一步一步走的。目前我们的主要任务是确保自己在半导体领域中不会被主流技术落下。因为在确保市场营收的基础上进军高端技术行业，显然是更好地选择。

祝愿国产半导体行业愈发强大，在半导体领域中所向披靡。对于我国破冰14纳米制程项目，大伙有什么想说的呢？对于我国半导体行业的发展，你有什么好的建议和意见吗？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。

我们总是在各式各样的有关于芯片技术进步、甚至是在中美贸易战的新闻中看到这样一些描述的词：“10nm”、“7nm”、“5nm”……你是否曾经因此疑惑，为何这些小到“纳米”级别的长度单位，经常被用来度量芯片制造的发展水平呢？

从计算机的发展说起

世界上的第一台图灵完备的通用计算机，是于1946年诞生在宾夕法尼亚大学的伊尼亚克（英语：ENIAC，发音：/??ni.?k/）。伊尼亚克是一台电子管计算机，她使用真空电子管作为逻辑元件，采用一整套巨大、复杂的电磁结构作为主存储器，并使用磁带作为外存储器。这些复杂的、没有集成化的结构使得伊尼亚克的身躯十分庞大，需得一整个房间才能装得下她。当时的她还没有我们现在的狭义上的中央处理器（Central Processing Unit, CPU）的概念，或者换而言之，本身庞大的她就是一枚硕大的CPU。

时隔12年，在1958年的十二月，美国的IBM公司设计制造了全世界第一台全晶体管计算机——IBM7090，这台计算机将大量的晶体管集成在电路板上进行计算，使得计算机的进步来到了晶体管时代。也开启了计算机部件小型化、集成化的进程。这时的计算机依然还没有现在狭义上的CPU的概念。

随着时间的推移，科学家们逐渐发现在电路板大量镶嵌晶体管来进行计算，依然太浪费空间了。就算在一块硕大的电路板上镶嵌大量的晶体管，晶体管的总数量也依然有限——而晶体管的数量恰恰制约了计算机的计算速度。于是为了更好地适应集成化、微缩化的需求，集成电路（Integrated Circui, IC）应运而生了。

集成电路将大量的晶体管集中在一小块半导体片，或芯片（Chip）上。这便成了现在狭义上的CPU的前身。

时过境迁，晶体管计算机已被留在了历史的长河之中，超大规模集成电路计算机的出现，使得大量的晶体管计算机真的成为每个家庭都可以拥有的普及商品。而那枚代表着超大规模集成电路的被人们称为“中央处理器”的小玩意，却成为了本次中美贸易摩擦的焦点。

摩尔定律与芯片制程

诚如刚刚所言，晶体管的数量制约着计算机的计算速度，更多的晶体管理论上自然意味着更高的计算速度。于是CPU上集成的微电子元器件数量便成为了设计CPU是一项十分重要的考量。

英特尔公司创始人之一戈登·摩尔就曾立下豪言壮语：

集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔十八个月便会增加一倍。

这便是著名的摩尔定律。

可要在芯片的面积可控（不能太大）的前提下，想要往本就塞的满满当当的芯片中继续塞入更多的微电子元器件便是一件几乎不可能的事情——那么该怎么办呢？

科学家们显然不会被如此简单的问题难倒，既然塞不下更多的微电子元器件，那何不把现有的微电子元器件缩小呢？这样在芯片总面积不变的情况下，不就可以容纳更多的微电子元器件了吗？

显然，这样的方法是可行的，随着集成电路的设计制造精度的提高，现代已经量产的芯片中能在晶圆（指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片）上雕刻出（事实上，现代CPU中的微电子元器件与电路是使用激光雕刻在晶圆上的）的电路之间的间距已经达到了短短的7nm（如海思的麒麟980，高通的骁龙855，AMD的Ryzen 7 3700X），而这个数字在1995年还高达500nm——摩尔定律不但没有被打破，甚至还被事实很好地应证了。

华为作为国内智能手机行业的技术天花板和全球5G通讯龙头，其在海内外市场的广泛影响力招来了国外厂商的妒忌。为了限制我国半导体行业的发展，以美国为首的半导体垄断联盟开始打压国产半导体厂商。

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。

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