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。

与非网 1 月 15 日讯，中科院对外宣布，中国科学家研发除了新型垂直纳米环栅晶体管，这种新型晶体管被视为2nm及一下工艺的主要技术候选。这意味着此项技术成熟后，国产 2nm芯片有望成功“破冰”。

目前最为先进的芯片制造技术为 7nm+Euv 工艺制程，比较出名的就是华为的麒麟 990 5G 芯片，内置了超过 100 亿个晶体管。麒麟 990 首次将将 5G Modem 集成到 SoC 上，也是全球首款集成 5G Soc，技术上的确实现了巨大突破，也是国产芯片里程碑式的意义。

而继华为之后，中科院研发出了 2nm 及以下工艺所需要的新型晶体管——叠层垂直纳米环栅晶体管。据悉，早在 2016 年官方就开始针对此类技术开展相关研究，历经重重困难，中科院斩获全球第一，研发出世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管。

同时这一专利还获得了多项发明专利授权，中科院的这项研究成果意义很大，这种新型垂直纳米环栅晶体管被视为 2nm 及以下工艺的主要技术候选，可能对国产芯片制造有巨大推动作用。如今在美国企业的逼迫下，国产企业推进自主可控已成为主流意识，市场空间将被进一步打开。相信在 5 年的时间内，在技术方面将实现全面突破。切断对于华为的技术提供，这将是中国整体研发芯片的一个里程碑式转折，中国将不再过于依赖美国所提供的相关芯片及其技术。

发展芯片不能幻想“弯道超车” 国产 CPU 强调建立自主生态

“发展核心技术需要愚公移山精神和实事求是的作风，不要幻想‘弯道超车’。”国产 CPU 厂商龙芯中科董事长胡伟武指出，高复杂系统能力建设需要以 30 年为周期，无法避免多轮试错，不能指望一步上楼。

龙芯与申威、兆芯和飞腾等都是“中国芯”的代表企业。12 月 24 日，龙芯发布新一代通用 CPU 产品 3A4000/3B4000，使用 28nm 工艺。胡伟武介绍称，3A4000 通用处理性能与 AMD 公司 28nm 工艺最后产品“挖掘机”处理器相当。在此基础上，龙芯公司将于明后年推出使用 12nm 工艺的四核 3A5000 和 16 核 3C5000，其主频将提高到 2.5GHz 以上，通用处理性能将达到当时 AMD 的水平。

龙芯中科由中国科学院和北京市政府共同牵头出资成立，旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。该公司致力于龙芯系列 CPU 设计、生产、销售和服务，主要产品包括面向行业应用的专用小 CPU，面向工控和终端类应用的中 CPU，以及面向桌面与服务器类应用的大 CPU，目前客户主要为党政军企业。

从基本可用到好用

龙芯 CPU 也在迭代中发展。胡伟武表示，经过 20 年的发展，从第一代的基本可用(小学毕业)到第二代可用(中学毕业)，第三代产品将实现好用(大学毕业)，主 CPU 和 OS( *** 作系统)基本完成“补课”，CPU 通用处理性能已达到 AMD 水平， *** 作系统成熟度也已接近 Windows XP。

英特尔、AMD 等国际大厂几乎垄断 CPU 消费级和企业市场，国产 CPU 主要客户为党政军。但在华为事件后，供应链安全成为各企业不容忽视的问题，国产芯片企业或将迎来更多发展机会。

虽然与英特尔、AMD 仍有不少差距，但国产 CPU 厂商在技术和生态上都在“补功课”。平安证券在一份研报中指出，主要厂商如飞腾、龙芯、申威、兆芯及海思等企业在各自领域设计出了自主可控程度较高的 CPU ，产品本身正在实现从“可用”到“好用”的转变，在党政军和重点行业市场得到应用推广，生态建设也取得较大进展 。

技术方面，胡伟武指出，通过在市场中试错，龙芯意识到我国 CPU 与国外 CPU 的主要差距在于通用处理性能，而不是专用处理性能；同时，单核性能不足，仅仅叠加核数并不能解决问题；设计能力不足，不能仅仅依赖工艺。因此，龙芯希望通过优化设计提高单核通用处理性能，此次发布的产品基本完成“补课”。他也不避讳，目前发布的产品在工艺上不够先进，功耗偏大，同时 DDR4 内存频率不够高。

除了技术，生态是制约国产 CPU 发展的重要因素。不少业内人士都表示，电子产品只有进入应用不断迭代才能不断提高。中国半导体行业协会副理事长于燮康多次表示，“中国的集成电路产业要发展，一定是以应用为牵头带动我们的底层才行。”

打造独立的生态

胡伟武表示，应用不够丰富和产业不配套成为自主 CPU 和 OS 发展的下一个瓶颈。过去我国的信息化应用主要构建在国外 Wintel 和 AA(ARM+Android)等体系上，在 CPU、GPU、网络等的产业链配套不足。因此，未来 CPU 与应用软硬件企业应该相向而行。

龙芯中科副总裁张戈称，龙芯的合作伙伴已经增至近千家，下游基于龙芯的开发人员达到数万人，在政企、安全、金融、能源、交通、教育等各个应用场景中都有了应用。2019 年龙芯芯片出货量已经达到 50 万颗以上。

当天，包括联想、中科曙光、浪潮、同方、超越数控等产业链下游也发布了基于龙芯芯片的桌面计算机、笔记本、一体机、服务器、云终端、网络安全设备、工业控制计算机等产品。

胡伟武指出，我国信息产业的根本出路在于建立独立于 Wintel 和 ARM+Android 体系外的第三套生态体系。为此，龙芯提供开源的基础版 *** 作系统支持下游的 *** 作系统企业、整机设备企业、解决方案企业推出产品版 *** 作系统。

“本文原创，禁止抄袭，违者必究”

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。

---