業(yè)內(nèi)看好臺(tái)積電領(lǐng)先三星和英特爾率先推出2nm制程

臺(tái)積電現(xiàn)在是全球最先進(jìn)的芯片制造廠商，在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間，臺(tái)積電都將保持這種領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，中國(guó)大陸芯片制造業(yè)卻內(nèi)憂外患，我們何時(shí)才能擁有“芯片自由”呢？

不久前臺(tái)積電召開(kāi)發(fā)布會(huì)，宣稱將于2025年量產(chǎn)2nm制程。如今有外媒報(bào)道稱，臺(tái)積電先進(jìn)制程進(jìn)展十分順利，業(yè)內(nèi)看好臺(tái)積電領(lǐng)先三星和英特爾率先推出2nm制程。

臺(tái)積電3nm工藝已經(jīng)確定在今年下半年量產(chǎn)，升級(jí)版3nm（N3E）制程計(jì)劃明年下半年量產(chǎn)，2nm預(yù)計(jì)在2025年量產(chǎn)。

臺(tái)積電2nm制程工藝將首次采用納米片架構(gòu)，將會(huì)比明年量產(chǎn)的N3E制程帶來(lái)更高的能效比，相同功耗下，2nm芯片頻率可提升10%至15%。在相同頻率下，功耗降低25%至30%。

臺(tái)積電2nm制程又將領(lǐng)先全球，而中國(guó)大陸的中芯國(guó)際受限于EUV光刻機(jī)無(wú)法進(jìn)口，其先進(jìn)制程工藝還未能大規(guī)模量產(chǎn)商用。

那么中芯國(guó)際現(xiàn)在具體狀況如何，還能否扛起中國(guó)芯片制造業(yè)發(fā)展的大旗？

自從華為被制裁后，中芯國(guó)際一直被業(yè)內(nèi)視為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)復(fù)興的關(guān)鍵，國(guó)人也對(duì)其充滿期待。然而最近這兩年，中芯國(guó)際堪稱是經(jīng)歷了一段內(nèi)憂外患的至暗時(shí)刻。

內(nèi)憂：高層“內(nèi)斗”，人才流失

中芯國(guó)際關(guān)于內(nèi)部控制權(quán)之爭(zhēng)由來(lái)已久，早在2009年，中芯國(guó)際就形成了以CEO王寧國(guó)和COO楊士寧為主的兩派博弈，這場(chǎng)博弈最終以王寧國(guó)和楊士寧雙雙辭職、兩敗俱傷告終。

華為被制裁后，中芯國(guó)際承擔(dān)了更多期望，但內(nèi)斗并沒(méi)有停止。2020年12月，臺(tái)積電元老級(jí)人物宣布加盟中芯國(guó)際，擔(dān)任中芯國(guó)際董事會(huì)副董事長(zhǎng)、第二類執(zhí)行董事及戰(zhàn)略委員會(huì)成員。

但蔣尚義的加盟帶來(lái)了一系列連鎖反應(yīng)，中芯國(guó)際聯(lián)席CEO梁孟松第一時(shí)間宣布辭職，根據(jù)其致董事會(huì)信函中的內(nèi)容，其憤而離職的導(dǎo)火索正是蔣尚義。

梁孟松在信中表示自己在公司內(nèi)部已經(jīng)得不到重視和信任，蔣尚義加盟中芯國(guó)際如此重大的人事變動(dòng)，身為CEO的梁孟松卻一直被蒙在鼓里。

梁孟松同樣是出身臺(tái)積電，曾經(jīng)幫助三星在先進(jìn)制程領(lǐng)域快速接近臺(tái)積電，后因?yàn)榕c臺(tái)積電的競(jìng)業(yè)協(xié)議被迫從三星離職，來(lái)到祖國(guó)大陸。在臺(tái)積電期間，梁孟松與蔣尚義曾一起共事，當(dāng)時(shí)蔣尚義擔(dān)任臺(tái)積電研發(fā)副總裁，梁孟松則在其手下?lián)钨Y深研發(fā)處長(zhǎng)，外界有傳言稱二者不僅是上下級(jí)關(guān)系，更是師徒關(guān)系。

二人明明關(guān)系匪淺，為什么蔣尚義入職會(huì)讓梁孟松有如此大的反應(yīng)？業(yè)內(nèi)傳聞二人積怨已久，蔣尚義當(dāng)初發(fā)現(xiàn)梁孟松秘密為三星工作，認(rèn)定梁孟松泄露機(jī)密給三星。

蔣尚義進(jìn)入中芯國(guó)際后，二人在發(fā)展路線上也有爭(zhēng)執(zhí)：梁孟松希望繼續(xù)把研發(fā)精力放在先進(jìn)制程研究上，當(dāng)時(shí)梁孟松宣稱已經(jīng)攻破7nm工藝技術(shù)，只待EUV光刻機(jī)到來(lái)即可量產(chǎn)；而蔣尚義則認(rèn)為，EUV光刻機(jī)無(wú)法進(jìn)口且當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入后摩爾時(shí)代，通過(guò)Chiplet小芯片和先進(jìn)封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)展才符合當(dāng)前形勢(shì)。

這次內(nèi)斗最終以蔣尚義告老還鄉(xiāng)、梁孟松卸任執(zhí)行董事職位而告終。從宣布加盟到離職，蔣尚義在中芯國(guó)際只待了一年時(shí)間，如此重量級(jí)半導(dǎo)體大牛離開(kāi)中芯國(guó)際難免令人扼腕嘆息，但好在梁孟松還繼續(xù)擔(dān)任中芯國(guó)際的CEO。

過(guò)去一年從中芯國(guó)際離職的重要人員除了蔣尚義以外，還有五大核心技術(shù)人員之一的吳金剛和董事長(zhǎng)周子學(xué)，關(guān)鍵人物接二連三地離去，中芯國(guó)際的未來(lái)也令人捉摸不透。有從事半導(dǎo)體研究的學(xué)長(zhǎng)認(rèn)為，中芯國(guó)際內(nèi)部人事動(dòng)蕩的主要原因是缺乏統(tǒng)一的企業(yè)文化長(zhǎng)期建設(shè)，導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)無(wú)法穩(wěn)定，致使高端人才流失嚴(yán)重。

那么先進(jìn)制程和Chiplet小芯片的路線之爭(zhēng)是誰(shuí)贏了呢？別著急，答案馬上揭曉。

外患：一邊制裁，一邊脫鉤

2020年12月18日，中芯國(guó)際正式被列入美國(guó)實(shí)體清單，10nm或以下先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)制造所需要的技術(shù)和材料被禁止向中芯國(guó)際提供。自此，中芯國(guó)際28nm以下的先進(jìn)制程研發(fā)幾乎停滯，但好在中芯國(guó)際的訂單大多都是28nm以上的成熟制程，短期內(nèi)并不影響中芯國(guó)際的盈利能力。

2022年第二季度，中芯國(guó)際營(yíng)收為19.03億美元，同比增長(zhǎng)41.6%；第二季度毛利為7.51億美元，同比增長(zhǎng)85.3%。從營(yíng)收和利潤(rùn)來(lái)看，中芯國(guó)際現(xiàn)在過(guò)得還算不錯(cuò)，畢竟現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)于成熟制程芯片的需求仍舊非常大。

但問(wèn)題在于中芯國(guó)際在先進(jìn)制程領(lǐng)域?qū)⑴c國(guó)際頭部玩家的差距越來(lái)越大，長(zhǎng)久來(lái)看，中芯國(guó)際的發(fā)展無(wú)疑是被美國(guó)“鎖死”了。

從整個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，先進(jìn)制程的市場(chǎng)需求確實(shí)不如成熟制程，但是利潤(rùn)率更高，而且像華為這樣真正的終端大客戶是對(duì)先進(jìn)制程有很大需求的。

超級(jí)大國(guó)其實(shí)并不滿足于限制中芯國(guó)際的先進(jìn)制程技術(shù)發(fā)展，它的終極目標(biāo)是將全世界的所有芯片產(chǎn)能都轉(zhuǎn)移到本土，為此《2022芯片與科學(xué)法案》應(yīng)運(yùn)而生，該法案整體設(shè)計(jì)金額約2800億美元，通過(guò)高額補(bǔ)貼鼓勵(lì)企業(yè)在美國(guó)研發(fā)和制造芯片。

這個(gè)法案還有一個(gè)十分關(guān)鍵的特別要求，任何接受該法案補(bǔ)貼的廠商不得在中國(guó)新建、擴(kuò)展先進(jìn)制程工藝，這個(gè)招數(shù)顯然是想要限制中國(guó)先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。

除了《2022芯片與科學(xué)法案》以外，超級(jí)大國(guó)還組建芯片四方聯(lián)盟，聯(lián)合其他幾個(gè)芯片強(qiáng)國(guó)一起圍堵中國(guó)。需要明確的是，無(wú)論是芯片法案還是芯片聯(lián)盟，本質(zhì)上都是人為改變?nèi)蚍止ひ?guī)則，對(duì)全球化帶來(lái)巨大沖擊。

我始終認(rèn)為，每個(gè)國(guó)家和地區(qū)都有各自的資源稟賦，這種強(qiáng)行扭轉(zhuǎn)全球產(chǎn)業(yè)鏈的做法對(duì)全球半導(dǎo)體行業(yè)都會(huì)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，是一種逆規(guī)律行為。最終超級(jí)大國(guó)未必夠如愿將先進(jìn)制程產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到本土，至少韓國(guó)已經(jīng)對(duì)所謂的“芯片聯(lián)盟”產(chǎn)生疑慮。

內(nèi)憂外患之下，中芯國(guó)際如何突圍？

面對(duì)當(dāng)前這種形勢(shì)，以中芯國(guó)際為首的大陸晶圓廠應(yīng)優(yōu)先保證自己的生存，放大自己的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)入數(shù)字化智能時(shí)代，全球芯片市場(chǎng)仍舊長(zhǎng)期供不應(yīng)求，成熟制程芯片在未來(lái)幾年也仍會(huì)占據(jù)市場(chǎng)主流，因此中芯國(guó)際要趁此機(jī)會(huì)擴(kuò)充成熟工藝產(chǎn)能，搶占更多市場(chǎng)訂單。

目前中芯國(guó)際的擴(kuò)充計(jì)劃已經(jīng)在行動(dòng)，根據(jù)中芯國(guó)際最新財(cái)報(bào)顯示，由于產(chǎn)能供不應(yīng)求，公司擬在天津市西青開(kāi)發(fā)區(qū)賽達(dá)新興產(chǎn)業(yè)園內(nèi)建設(shè)12英寸晶圓代工生產(chǎn)項(xiàng)目，規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能為10萬(wàn)片/月的12英寸晶圓代工生產(chǎn)線，可提供28納米-180納米不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)的晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。項(xiàng)目投資總額為75億美元（約合人民幣514億元）。

當(dāng)然，在擴(kuò)充產(chǎn)能的同時(shí)，我們也不能放棄對(duì)高端芯片生產(chǎn)工藝的研發(fā)。在無(wú)法獲得EUV光刻機(jī)的情況下，中國(guó)半導(dǎo)體制造要如何突破？

國(guó)家02專項(xiàng)總師葉甜春給出了一條“非EUV路徑”的道路，即不依賴EUV光刻機(jī)也能造出高端芯片。大致的原理是在14-7納米工藝平臺(tái)引進(jìn)3納米采用的納米環(huán)柵（GAA）結(jié)構(gòu)提高性能，用系統(tǒng)封裝/Chiplet提高功能集成度。

沒(méi)錯(cuò)，想要實(shí)現(xiàn)趕超在既定路線上已經(jīng)很難達(dá)成，所以必須路徑創(chuàng)新、換道突圍。葉甜春提到的“非EUV路徑”其實(shí)和蔣尚義堅(jiān)持的Chiplet小芯片路線很相似，其核心就是發(fā)展先進(jìn)封裝技術(shù)以彌補(bǔ)EUV光刻機(jī)造成的缺失。

所謂Chiplet，其實(shí)是一種功能電路塊，包括可重復(fù)使用的IP塊，通常也被稱作“小芯片”或“芯粒”。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是設(shè)計(jì)彈性大、成本低、上市快，是后摩爾時(shí)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)解之一。

葉甜春和蔣尚義設(shè)想的Chiplet封裝模式就是將一個(gè)功能豐富且面積較大的芯片裸片拆分成多個(gè)芯粒（chiplet），這些預(yù)先生產(chǎn)好的、能實(shí)現(xiàn)特定功能的芯粒組合在一起，通過(guò)先進(jìn)封裝的形式（比如3D封裝）被集成封裝在一起即可組成一個(gè)系統(tǒng)芯片。

這種系統(tǒng)芯片集成度更高，可容納更多晶體管，實(shí)現(xiàn)較高的性能水準(zhǔn)，通過(guò)這種方式讓我們?cè)诓痪邆銭UV光刻機(jī)的情況下，也能通過(guò)DUV光刻機(jī)生產(chǎn)出高性能芯片。

但前路漫漫，很多技術(shù)需要我們?nèi)スタ?，還有更多技術(shù)上、產(chǎn)業(yè)上的生態(tài)需要我們?nèi)ヌ钛a(bǔ)，這并不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。但好在中國(guó)過(guò)去12年建立了完整的芯片工業(yè)體系，研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、終端、晶圓等方面均有布局，并且保持了高速增長(zhǎng)，這是我堅(jiān)定中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠突圍的信心所在。

在此我也衷心希望中芯國(guó)際能夠建立完善的人才吸引制度，組建穩(wěn)定的人才隊(duì)伍，沿著創(chuàng)新路徑努力突圍，終有一天中國(guó)企業(yè)將實(shí)現(xiàn)“芯片自由”。

編輯：黃飛