报道说,今年年初美国半导体重镇得克萨斯州遭遇寒流出现电力短缺、3月份日本车载芯片厂商瑞萨电子公司工厂发生火灾,令全球半导体供应链紧张问题凸显。目前尽管上述短期因素得以缓解,但年内不太可能实现半导体供给正常化。
从需求端来看, 汽车 及家电的数字化、5G通信的普及等都导致半导体需求大幅增加。此外,去年年初以来,受新冠疫情影响, 游戏 机等“宅家”商品的芯片需求也大量增加。
从供应端来看,近几年各大半导体公司为提高竞争力,将投资集中于开发最先进的制造技术,在扩大产能方面投入相对不足。全球半导体生产能力近年来停滞不前,市场已出现供不应求。报道说,因车载半导体供给不足,丰田 汽车 、德国大众和美国通用等 汽车 厂商生产线被迫减产或停产。苹果公司也因苦于芯片供应紧张,产量受限。
市场调研机构奥姆迪亚公司高级咨询总监南川明表示,随着半导体厂商开始增加 汽车 芯片的供应配额,产业用机械等其他领域的芯片短缺随之加剧。空调、导航设备等生产出现局部停滞。
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在当今世界 科技 全球化的发展中,经济的发展越来越智能化、数字化。各行各业的部门运营都离不开电子设备,而芯片作为电子设备的运转核心,是相当重要的组成部分。
可以说芯片对于机器的重要性,相当于大脑对于人类的重要性一样,确定人类失去生命体征的信息不是心跳停止,而是脑死亡,机器也是一样,没有芯片,机器也就失去“活性”。
但由于电子产业在近两年来的快速发展,芯片的供应已经跟不上市场需求的剧增,全球迎来了“缺芯”局面。对此很多芯片工厂纷纷加大产程。
大家知道芯片的制造对于高端光刻机的依赖是很大的。尤其是7nm制程以下的芯片,如果没有EUV光刻机是几乎无法实现量产,而EUV的制造工艺则为ASML公司所垄断。
但由于“芯片规则”的修改,ASML的光刻机有一部分用到了美方的技术,由于技术限制ASML无法对我们自由出货。在2019年我国就向ASML公司耗资十亿人民币订购了一台EUV光刻机,但由于各种原因,这台光刻机到现在都未能在我国落地。
在目前全球缺芯的大背景下,我们的芯片供应自然也是紧缺的,在这档口芯片供应又被“卡了脖子”,我们的处境更是艰难。
虽然ASML表示除了EUV光刻机外其他的光刻设备都能对我们自由出货,但这远远不够。
越是精密的设备对于芯片的精密度要求就越高。如手机需要的芯片至少是7nm制程以下,不仅要求体积小,还要求高性能,运行稳定,有优秀的信息连接和反馈效率。
从我们的手机市场来看,我们对于7nm制程以下芯片的需求量是巨大的,半导体设备国产化已经迫在眉睫。
这有多重要从华为的遭遇就能看得出来,自从5G芯片被断供之后,作为主营业务的手机销售一落千丈,不仅已经推出的手机开始缺货,新的5G手机也迟迟无法发布。
但说实话,EUV光刻机的制造不是凭借努力钻研或者大量投资就能实现的。我们从来不怕困难不怕吃苦,我们国家的经济实力也有目共睹,如果能用钱解决的事那都不叫事。
难点在于EUV光刻机关键的零部件就多达十多万,其中还包含一些电子特气。给ASML提供光刻设备零部件的企业就多达5000多家,遍布世界40多个国家。
如此强大的供应链整合能力目前除了ASML还没有谁能做到。这也是为什么ASML的高层会说,即使把光刻机的设计图纸放出来也没人能造出来。虽然听起来太过自信,但也不是全无道理。
芯片的制造过程包含了刻蚀、光刻、离子注入和清洗等多种工艺,这些过程都需要相应的设备来完成,并不只是需要光刻机。
我国在这些方面都一直在努力。目前我们28nm制程芯片的生产工艺已经很成熟了,完全可以满足国内需求,主要就是7nm以下的高端芯片问题还未解决。
根据媒体4月7日消息,郑州轨道交通信息技术研究院成功研发出了全自动12寸晶圆激光开槽设备。除了具备常规的激光开槽功能之外,还能够支持120微米以下超薄wafe的全切工艺,以及支持5nm DBG工艺。
这套设备采用的是模块化设计,能够支持纳秒、皮秒、飞秒等不同脉宽的激光器。完全自主研发的光学系统,光斑宽度及长度都能够自由调节,超高精度运动控制平台技术与其完美结合,极大减少了设备对材质、晶向、厚度以及电阻率的限制难题。
全兼容的工艺使产品的破损率得到了有效的控制,良品率得到了很大的提升。
轨交院的研发团队对这项技术难题的攻克,表示了我们在5nm芯片工艺上取得了重大突破,晶圆加工工艺达到了新高度。证明了我国在晶圆激光切割领域的强大研发实力。
完全的自主研发系统更是实现了高度自主化,无惧技术限制。
未来的芯片精度只会越来越高,现在国内很多芯片厂商为了摆脱技术限制开始研发新的芯片封装工艺。这项切割技术的研发也将助力国内的“小芯片”封装工艺,帮助这些芯片厂家提升工艺水平。
这对于我国先进制程的芯片发展具有里程碑式的意义。
对于我们的国产化芯片设备制造技术大家有什么想法呢?欢迎在评论区互相交流。
美、日将联手研发2nm芯片
美、日将联手研发2nm芯片,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。美、日将联手研发2nm芯片。
美、日将联手研发2nm芯片1目前全球能做到2nm工艺的公司没有几家,主要是台积电、Intel及三星,日本公司在设备及材料上竞争力有优势,但先进工艺是其弱点,现在日本要联合美国研发2nm工艺,不依赖台积电,最快2025年量产。
日本与美国合作2nm工艺的消息有段时间了,不过7月29日日本与美国经济领域有高官会面,2nm工艺的合作应该会是其中的重点。
据悉,在2nm工艺研发合作上,日本将在今年内设立次世代半导体制造技术研发中心(暂定名),与美国的国立半导体技术中心NSTC合作,利用后者的设备和人才研发2nm工艺,涉及芯片涉及、制造设备/材料及生产线等3个领域。
这次的研发也不只是学术合作,会招募企业参加,一旦技术可以量产,就会转移给日本国内外的企业,最快会在2025年量产。
对于日美合作2nm并企图绕过台积电一事,此前台积电方面已有回应,台积电称,半导体产业的特性是不管花多少钱、用多少人,都无法模仿的,要经年累月去累积,台积电20年前技术距最先进的技术约2世代,花了20年才超越,这是坚持自主研发的结果。
台积电不会掉以轻心,研发支出会持续增加,台积电3nm制程将会是相当领先,2nm正在发展中,寻找解决方案。
美、日将联手研发2nm芯片2现在全球最先进的芯片约有9成是由台积电生产,各国想分散风险以确保更稳定的供应,像是日本与美国将在半导体产业进行合作,日经新闻29日报道,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,而此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。
报道指出,日美强化供应链合作,日本将在今年新设一个研发据点,其为和美国之间的窗口,并将设置测试产线,值得注意的是,日美也将在本月29日,于华盛顿首度召开外交经济阁僚协议“经济版2+2”,上述2纳米合作将纳入该协议的联合声明。
报道提到,日本将在今年新设次世代半导体制造技术研发中心,并将活用美国国立半导体技术中心的设备和人才,着手进行研发。因美国拥有Nvidia、高通等企业,而在芯片量产不可或缺的.设备、材料上,日本企业包括东京威力科创、Screen Holdgins、信越化学、JSR等拥有很强的竞争力,为日美合作奠下基础。
报道称,全球10纳米以下芯片产能,台湾市占率高达9成,台湾企业也计划在2025年开始生产2纳米芯片,不过日美忧心台海冲突恐升高,两国的目标是即便“台湾有事”,也能确保先进芯片的供应数量。
美、日将联手研发2nm芯片3据媒体报道,日美两国将通过经济协商,就确保新一代半导体安全来源的共同研究达成协议。7月29日,日本外务大臣林吉正(Yoshimasa Hayashi)和贸易大臣萩生田光一(Koichi Hagiuda)将在华盛顿与美国国务卿布林肯(Antony Blinken)和商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)举行第一轮经济“二加二”会谈,预计供应链安全将是一个主要议题。
据悉,日本将于今年年底建立一个联合研发中心“新一代半导体制造技术开发中心(暂定名)”,用于研究2纳米半导体芯片。该中心将包括一条原型生产线,并将于2025年开始量产半导体。建立该中心的协议将列入会议结束后发表的声明中。报道还表示,产业技术综合研究所、理化学研究所、东京大学将是新中心的参与者之一,其他企业也可能被邀请参与。
从产业链来看,美国和日本在半导体领域中有很强的互补性。上世纪80-90年代,日本半导体在美国的打压之下,其半导体制造环节基本从全球半导体制造格局中退出,转而布局上游半导体材料和设备。目前日本在半导体材料和半导体设备领域两大环节拥有优势,特别是半导体材料领域的“垄断”地位。
代表性企业为大硅片(日本信越、Sumco)、掩膜版(日本DNP、Toppan)、光刻胶(日本JSR、东京应化、富士电子材料)、溅射材料(日矿金属、日本东曹、住友化学等)。
美国则在半导体设备业在全球同样处于垄断地位,拥有除光刻机以外几乎所有的设备生产能力,如应用材料。在EDA工具、IP及计算光刻软件等领域,美国处于绝对垄断地位,主要为Cadence、Synopsys、Siemens EDA三大巨头垄断。
整体来看,美国和日本在半导体材料、设备、设计领域占据优势,加之两国“紧密”的政治关系,在先进芯片工艺研发上有先天的优势与基础。在很大程度上,对美国提出“四方芯片联盟”,美日两国有最“坚定”的政治可能和经济基础。
至于为什么急于发展2纳米先进工艺,主要有以下两点:一是芯片是所有高科技产业的“底座”,是综合国力竞争的制高点,加之疫情以来的芯片短缺,让美日进一步认识到半导体制造的重要性;二是东亚晶圆代工实力强劲,规模庞大,除了台积电、三星之外,中国大陆芯片代工发展迅速,比如中芯国际、华虹半导体;三是推动高端产业链本土化回迁,掌控科技竞争主动权。
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