再难也要做！欧洲发力2nm芯片开发

两百年前，作为法拉第效应的诞生地，欧洲掀起了对半导体领域的狂热研究和实践。很长一段时间内，欧洲是半导体最发达的地区之一，西门子、飞利浦赫赫有名。

然而，两百年后，半导体世界风云变幻，鬼才频出。小到移动终端，大到数据中心，半导体材料，晶圆代工，市场越做越大，而以稳健著称的欧洲半导体企业却依旧停留在自己的原赛道上，稳健有余，亮点不足。

以大名鼎鼎的欧洲半导体三巨头：意法半导体、英飞凌和恩智浦为例，他们都专注于 汽车 电子产业（三家的 汽车 业务最多的超过了50%，最低的也高于40%）而错过了存储器、晶圆代工、智能手机芯片等高速发展的热门领域。这也是欧洲半导体行业的“特色”所在。 一方面，研究领域单一，另一方面又没有新的企业入局和迭代，这使得欧洲半导体的“格局”越来越小。

再看看几位“后来者”：

日韩 上世纪末集全国之力冲击存储器、手机芯片、半导体材料等领域，曾一段时间半路超车打破欧美的垄断局面，拿下不少的市场蛋糕，冲出了三星、东芝、SK海力士等如今响当当的名声。

中国台湾 台积电芯片代工世界第一，2019年市占率超50%，在先进制程代工、5G手机芯片领域无人能敌，而今年，由于疫情、中美贸易战等影响，包括台积电在内的台湾芯片代工业也必将产能爆满，营收翻番。

中国大陆 由于对半导体需求巨大，政策利好不断，虽仍存技术壁垒，但整体情形向好，半导体市场活力十足。

美国 早期借助贝尔实验室等扎实的科研力量在与欧洲的半导体理论较量上远胜一筹，后期更是成为半导体企业的千亿俱乐部，除了拥有英特尔、英伟达、高通、IBM、德州仪器、博通等市值超千亿的芯片企业，在IP领域也占据半壁江山，成为真正的芯片霸主。

然而，强悍如欧洲自然也不会坐以待毙。 昨天，欧盟委员会就发布了一项“2030年数位罗盘”规划 ， 计划“到2030年，欧洲先进和可持续半导体的生产总值至少占全球生产总值的20%，生产能力冲刺2nm，能效达到今天的10倍。”

尽管如此，还是让人捏把汗。事实上，从上世纪八十年代起，欧洲曾发表过多项战略计划：ESPRIT（欧洲信息、技术研究发展战略计划）、RACE（欧洲先进通信技术研究开发计划）、JESSI（欧洲联合亚微米硅计划）等，自主可控也一直是众多计划所倡导的主旋律。

但在四十年后的今天，欧洲半导体市场却并未展现实现计划中所期待的半导体振兴。

据前瞻产业研究院数据，欧洲近年的全球市场份额都维持在10%左右（全球总量约为4400亿美元，欧洲约为440亿左右），甚至不及其GDP在全球16%的占比。

究其原因，

一方面欧洲是多国联动，受政治经济等因素影响，“执行力”差在所难免。

此外，欧洲三巨头一直以来在市场份额和营收排名中，其实表现很优异。抛开大环境不管，“幸福感”还是很强的。

不久前，欧盟已经讨论了建立一个新的代工厂的可能性，或者改造现有的代工厂，作为提高欧洲半导体产量计划的一部分。但是建立尖端制造工厂又何尝是一件容易事？

美国半导体产业协会(SIA)去年的一份报告显示，一家大型工厂的建设和组装成本可能高达200亿美元。此外，这些工厂可能需要很多年才能盈利。

近几代芯片的成本也一直在上升。正如英特尔所发现的那样，掌握制造最小晶体管所需的最新技术工艺是一项巨大的挑战。最近，苹果和台积电在敲定3nm第一单后，正联合推进2nm工艺，很可能在中国台湾的新竹县宝山乡作为试验和开发基地。如果一切顺利，将会在2023年试产。不过，即使台积电和苹果这两大业界巨头合作进行研发，2nm工艺的开发仍然有很大的难度。

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电动 汽车 成为碳化硅技术创新重要平台

在未来十年， 汽车 产业将逐渐完成从内燃机向电动化的转变，新能源 汽车 市场将取得高速发展。这极大推动了SiC等市场的发展与技术创新。在谈到技术创新趋势时，Jean-Marc Chery表示，从最终应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延层和原材料等多个层面，第三代半导体都有着大量的创新发展空间。

“我们一方面在模块层面进行技术改进，电动 汽车 特别是与SiC相关的车用场景对改进逆变器、车载充电机和DC/DC变换器性能的要求十分强烈。另一方面，在制造工艺层面，我们量产的第三代SiC采用平面制造技术，已累计生产了成千数万片片晶圆，积累了大量的研制经验。我们的用户都能受益于这种可靠且高性能的第三代技术。同时我们也在开发第四代制造技术，并计划不断提高MOSFET的高应力和电气性能。”Jean-Marc Chery表示。

“原材料和外延层方面也是实现碳化硅技术发展的重要环节。意法半导体两年前收购了 Norstel公司，填补了6 英寸晶圆的制造技术。试验结果证明，我们的产品技术性能高于竞争对手。最近，我们还交付了首个8英寸碳化硅晶圆，并计划在8英寸碳化硅晶圆上率先制造测试二极管，进行MOSFET流片和测试。” Jean-Marc Chery说。

电动 汽车 的应用与发展已成为碳化硅等第三代半导体技术创新的重要平台。Jean-Marc Chery表示，从应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延和材料，ST将成为为数不多的供应链完全垂直整合的半导体公司之一。这种全垂直整合的发展模式对供应链的掌控与在市场中的竞争都是一个重要的优势。

特斯拉Model 3是第一个采用碳化硅功率器件的电动车车型，据悉采用的就是来自意法半导体的650V SiC MOSFET器件。相比Model s/x上采用的IGBT，SiC MOSFET能带来5% 8%的逆变器效率提升，对电动车的续航能力有着显著提升。

半导体技术朝多元化演进

第二部分是存储器，包括NAND闪存和DRAM内存。它们在存储容量和能耗方面也遵循上述原则，产品变得越来越节能，性能越来越好。

第三类是多元化半导体世界。在这个世界，并不追求极致的先进工艺，但却需要特色的工艺技术。首先是成熟的 0.5 微米到110 纳米的8英寸晶片制造技术，其次是成熟的19纳米到28纳米的12英寸晶片制程。我们将28 纳米视为晶体管栅极的创新技术，用于制造成熟的12英寸晶片。当然，这个多元化产品的半导体世界很快就会开始用16 纳米 FinFET技术设计制造嵌入式处理解决方案和电源管理解决方案，以满足 汽车 和某些特定工业应用需求。另外,还有一条技术路线是10/12纳米的FD-SOI技术。

“在这个多元化的世界里，技术节点分布的非常广泛，从0.5微米到110纳米的8英寸，再从19纳米到28纳米成熟的12英寸，然后再到FinFET双重图形和三重图形工艺。这就是我所看到的现状和趋势。”Jean-Marc Chery表示。

意法半导体将专注三大趋势：智能出行、电力和能源、物联网和5G。2020年以来，这三大趋势加速发展，并推动市场对半导体产品的需求。随着混合动力和插电式电动 汽车 及其支持基础设施的互联、数字服务和应用的普及，未来将会从传统 汽车 转向更智能的移动解决方案。意法半导体可以提供广泛的产品组合，如基于碳化硅技术的功率器件和用于电动 汽车 的电池管理解决方案，以及多核微控制器等。在电力和能源方面，随着人们越来越依赖互联网和云服务，数据中心容量不断扩大，进一步增加了对能源需求，需要大幅提高基础设施的运营效率，升级配电网络，布署智能电网。在物联网和5G方面，意法半导体希望支持智能、互联的物联网设备发展，为设备制造商提供产品和相关开发生态系统。

承诺2027年日常运营100%使用可再生能源

绿色发展越来越受到全球各国重视。在今年全国两会期间，碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。意法半导体对绿色理念也十分重视，在采访中Jean-Marc Chery宣布，意法半导体将于2027年实现碳中和目标，承诺到2027年，日常运营中100%使用可再生能源。

“凭借我们的处理器解决方案、电力电子解决方案和模拟器件解决方案，意法半导体将成为减少排放和建设美好地球的重要推动者。” Jean-Marc Chery说。为了达到这个目标，意法半导体将升级改造Crolles和Agrate工厂的PFC处理设备，让这两处工厂的PFC 排放为零，同时优化电力和能源消耗。在制定严格的降低电力和能源消耗计划同时，意法半导体承诺100%使用可再生能源。意法半导体还尽力降低货物运输和员工出行产生的排放，尽量采用线上的方式开展业务，和客户交流。

Jean-Marc Chery强调，半导体技术有助于实现更低的功耗和更少温室气体包括二氧化碳的排放。半导体不会引起这些问题，而是解决这些问题。如果世界想要大幅节能减排，并增加设备数量和服务，满足 社会 需求，那么半导体行业是解决方案。

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