中國晶片製造工藝取得進展,可望在更先進工藝上與海外企業競爭

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自2014年以來中國對晶片產業高度重視,中國的晶片設計企業如雨後春筍般湧現,不過在晶片製造工藝上中國進展緩慢,中國最大的晶片製造企業中芯國際一直努力研發先進的製程工藝,不過其在28nm工藝上遭遇了困難,量產時間被一再延遲,直到去年業內知名的台積電前研發處長加入,中芯國際的28nmHKMG工藝良率快速提升,再到如今的14nmFinFET工藝取得突破,中國在晶片製造工藝上開始縮短與台積電和三星的差距。

中芯國際研發先進工藝遇到困難

中芯國際的28nm工藝早在2015年就開始投產,並在2016年獲得了高通驍龍425晶片的訂單,不過當時的28nm為Poly/SiON規格,中芯國際的28nmPoly/SiON成功投產意義重大,代表著它在先進工藝製程上的又一個重大進展,不過中芯國際隨後在研發先進工藝上遭遇了困難。

中芯國際的28nmPoly/SiON是相對落後的工藝,要取得更高的能效需要研發更先進的28nmHKMG工藝,然而其在研發該工藝上遭遇了難題,據稱直到去年其一直都為提升28nmHKMG的良率而努力。

在研發28nmHKMG面臨困難的時候,台積電和三星已先後演進至14nmFinFET、10nm工藝,其中台積電更在中國大陸的南京設立晶片製造廠預計在今年開始投產16nmFinFET,希望就近為中國晶片企業提供服務贏得大陸客戶的訂單,這給中芯國際帶來了巨大的壓力。

為此中芯國際決定研發更先進的14nmFinFET工藝,然而此時的它還在為提升28nmHKMG的良率而投入大量資源,研發14nmFinFET工藝的困難更大,中芯國際在先進工藝製程研發上呈現止步不前的局面,14nmFinFET工藝本預計在今年投產,然而業界擔心它會不會如28nmHKMG一樣一再延遲。

梁孟松加入為中芯國際研發先進工藝提速

2017年10月中芯國際宣布任命趙海軍、梁孟松博士為中芯國際聯合執行長兼執行董事,這為中芯國際研發先進工藝製程送來了東風。

梁孟松是台積電前研發處長,是台積電FinFET工藝的技術負責人,而FinFET工藝是晶片製造工藝從28nm往20nm工藝以下演進的關鍵,2014年台積電研發出16nm工藝之後因製程能效甚至不如20nm工藝導致僅有華為海思等有限的兩個客戶採用,直到2015年引入FinFET工藝發展成為16nmFinFET工藝才獲得了包括蘋果A9處理器等晶片的訂單,廣受晶片企業的認可,可見FinFET工藝的重要性。

2008年梁孟松因台積電的人事調整離開台積電,據稱此後他為三星研發先進工藝製程提供指導,2011年中其正式加入三星,擔任研發部總經理,也是三星晶圓代工的執行副總,在他的決策之下跳過了20nm工藝直接研發更先進的14nmFinFET工藝,並在2015年初投產14nmFinFET工藝一舉超過台積電,隨後三星在10nm工藝再次取得對台積電的領先優勢,由此可以證明梁孟松在工藝製程上所擁有的強大技術研發能力。

梁孟松加入中芯國際之後,中芯國際在今年初基本解決了28nmHKMG的良率問題,如今中芯國際宣布14nmFinFET工藝也取得了進展,凸顯出梁孟松的加入對於中芯國際研發先進工藝上的重要作用。

中芯國際在先進工藝製程上可望加快追趕海外企業的速度

從梁孟松幫助三星發展14nmFinFET、10nm工藝上可以看出他確實在晶片工藝製程上所擁有的豐富經驗和技術研發能力,中芯國際在成功投產14nmFinFET工藝後預計其10nm工藝也將很快取得進展。

當前全球前五大晶片代工廠當中,第二名的格羅德德宣布放棄研發先進的7nm工藝,當前其最先進的工藝為12nm(這是14nmFinFET的改進版);第三大晶片代工廠聯電也宣布停止12nm工藝及更先進工藝製程的研發,這兩大晶片企業均將提升企業利潤作為首要任務。

在這樣的情況下,作為第五大晶片代工廠的中芯國際如果能成功研發10nm工藝製程將成為工藝製程技術排名第三的晶片代工廠,其與台積電和三星的晶片工藝製程的差距將大幅度縮短。

研發先進工藝製程對於中國有重要意義,中國是全球最大晶片市場,近幾年中國的晶片設計技術正在快速縮短與海外晶片企業的差距,華為海思研發的手機晶片在技術上已接近手機晶片老大高通。唯有晶片製造工藝與海外晶片企業的差距較大,台灣的台積電雖然在南京設立了晶片代工廠,不過在台灣當局的要求下它並不會將最先進的工藝引入南京工廠,這拖累了中國晶片企業的發展。

如果中芯國際在晶片製造工藝上縮短與台積電和三星的差距這將有助於加速中國大陸晶片產業的發展,畢竟晶片設計企業將晶片拿去台灣流片然後再進行調整實在太耗費時間和資金。中國繁榮的晶片產業也有助於中芯國際獲得更多的收入,支持它研發更先進的製造工藝,最終形成一種良性循環,從這個方面來說中芯國際的先進工藝製程取得突破對中國晶片產業和它自身都有重要的意義。


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