中芯国际14纳米生产线正式投产!瞄准关键领域的卡脖子问题。1月12日消息 新年伊始,位于浦东张江哈雷路上的中芯南方集成电路制造有限公司(中芯南方厂)内,一颗颗芯片正“新鲜出炉”,“新”在于芯片生产线是国内首条14纳米生产线。该工厂也是目前中国大陆芯片制造领域的最强者中芯国际最先进的生产基地。


中芯国际14纳米生产线正式投产!瞄准关键领域的卡脖子问题


根据中芯国际援引《浦东时报》的报道,中芯国际去年已经成功实现第一代14纳米FinFET工艺量产,中芯南方厂将建成两条月产能均为3.5万片的集成电路先进生产线。报道还称,中芯南方厂已经提前一年完成了国家提出的重要发展目标。目前12纳米技术也已开始客户导入,下一代技术的研发也稳步开展。新生产线将助力未来5G、物联网、车用电子等新兴应用的发展。


去年底,中芯国际发布了2019年第三季度财报,营收为8.165亿美元,与上一季度的7.909亿美元相比增长3.2%,而上年同期为8.507亿美元。利润为8462.6万美元,与上年同期的759.1万美元相比增长1014.8%。


日前,有外媒报道称,美国计划将“源自美国技术”的标准从25%的比重,下调至10%,以权力阻断台积电等非美国企业向华为供货。报道称,台积电内部评估,7nm源自美国技术比重不到10%,可以继续供货,但14nm将受到限制。如果确实如此,那么中芯国际14纳米投产对华为来说无疑是一个大好消息!将不再担心受美国所谓的10%限制问题。


据了解,在去年三季度,该工厂第一代14纳米FinFET工艺已成功量产。按规划达产后,中芯南方厂将建成两条月产能均为3.5万片的集成电路先进生产线。12纳米技术也已开始客户导入,下一代技术的研发也稳步开展。新生产线将助力未来5G、物联网、车用电子等新兴应用的发展。


根据2014年发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》显示:到2020年,16/14纳米制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。


这意味着,浦东这座最先进、最智能化、最高效的“芯工厂”,提前一年完成了国家提出的重要发展目标。


发展芯片产业是中国科技真正崛起的必经之路,芯片虽小,却发挥着至关重要的作用,大到国防武器装备,小到日常使用的家电,都要依靠芯片发挥作用。


“中国芯”是浦东重点布局的六大硬核产业之一,新区已经形成了国内综合技术水平最先进、自主创新能力最强、最为完备的集成电路产业链。


除了中芯国际14纳米工艺制程芯片已经实现量产,2019年浦东集成电路产业好消息不断:紫光展锐发布5G通信技术平台“马卡鲁”及其首款5G基带芯片“春藤510”;上海兆芯发布新一代16纳米3.0GHz x86CPU产品,是国内首款主频达到3.0GHz的国产通用处理器。


乐鑫科技、安集微电子、中微半导体3家集成电路企业首批在科创板上市,晶晨半导体、晶丰明源等企业登陆科创板;阿里巴巴上海研发中心在浦东启用,平头哥首批入驻。


在发展“中国芯”方面,2018年浦东集成电路规模就突破了千亿元,2019年,集成电路产业规模预计达1270亿元,增长19%。


从28nm到如今的14nm,中芯国际正在用自己的实际行动回应这来自方方面面的质疑。


不过,我们还是要正视差距,毕竟台积电的7nm都已经量产,已经应用在了麒麟980,苹果a12和高通骁龙855上,搭载这些芯片的手机并没有大规模缺货,这证明7nm的产量已经达到了相当的规模。而我们的14nm尚处在“刚刚”量产的阶段,这个差距一目了然,无法回避也没必要回避。


对了,提醒一下,字面上都是14nm的工艺,实际水准可能千差万别,英特尔的14nm++的性能表现甚至明显强于其他家的7nm,也明显高于自家那半吊子10nm(只应用在少数笔记本CPU上,性能表现很一般)。不知道国产的14nm能达到什么水平,14lpe水平即可接受,14lpp皆大欢喜,如果不幸不如14lpe,也没什么沮丧的:拥有1x nm半导体工艺生产能力国家,一巴掌就数得过来。


而且,市面上芯片的主流市场并不是5nm、7nm,而是14nm。14nm的芯片占据芯片市场份额高达65%。毕竟7nm以及未来的5nm芯片主要是应用在手机上的,而像电脑、高端的电子设备等领域,14nm才是主流。


对于未来国产14nm的用途,我想肯定是优先应用在新一代的国产超算上。


神威太湖之光面对美国人的新超算summit已经明显落后,功耗是对方1.5倍的情况下,性能还只有对方的62%,落后的原因可能是多方面的,芯片制造工艺的落后肯定也是其中之一,summit装备的英伟达GV100计算卡可是使用了12nm ffn工艺,power 9也是14nm工艺的 ,而神威使用的sw26010工艺不详,从频率和功耗水平看,工艺水平是一定落后于summit采用的芯片的。


如果国产14nm能顺利应用在国产下一代超算上,将大大提升国产超算的竞争力。


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总之,14nm工艺的即将量产,对我国半导体工业绝对是一个大事件,这意味着中芯国际赶超台积电南京工厂16nm工艺,追平台联电的14nm,跻身国际一线高端芯片生产厂商序列,是国产芯片的重要里程碑。


据内部消息,中芯国际有可能直接跳过12nm和10nm,直逼台积电的7nm。


1.梁孟松:帮助三星一举赶超台积电


为什么我国的中芯国际能在这么短的时间内,形成快速赶超局面的呢?


除了得益于我们的体制优势(集中力量办大事)外,还必须感谢一个叫做梁孟松的台湾人。


2009年8月,中国台湾人梁孟松被专机接到首尔,韩国的那不一样的环境,多多少少给这位半导体能人带来了一丝的心理安慰。


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彼时,距他从台积电离职仅半年多,他的目的地是成均馆大学,成为那里的一名任教老师。直到现在,成均馆大学信息和通讯学系网站上,教师名册里,还放着梁孟松的照片。


而在两年后,他正式加入了这所大学背后的大财团——三星,担任研发部总经理,也是三星晶圆代工的执行副总。


三星的半导体技术也在这是时候,三星在14nm制程上领先台积电半年时间并实现了量产流。


以一人的去留,能左右两国半导体业的消长,但在那段时间里,梁孟松却被称作是一个业内“投奔敌营的叛将”。


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梁孟松从加州大学柏克莱分校博士毕业后,加入了美国处理器大厂AMD工作。根据美国的专利局的资料显示,梁孟松个人参与发明的专利半导体技术有181件。


在1992年,梁孟松加入了台积电,而在他任职的17年里,为台积电立下过汗马功劳。


在2003年,帮助台积电以自主技术击败IBM,一举扬名全球的130nm“铜制程”一役中,梁孟松声名远播。


然而就是这么一位研发人才,在2006年却遭到了台积电的差别对待。


2006年蒋尚义退休,台积电当时规划两个副总的位置,大家都看好梁孟松和梁孟松的竞争对手孙元成,就连退休的蒋尚义也对梁孟松寄予厚望。


然而,偏偏在这个时候台积电来了个英特尔前先进技术研发协理罗唯仁,而梁孟松的竞争对手孙元成也摇身一变成了他的顶头上司。


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同时,台积电还将梁孟松调离了他最喜欢的研发岗位,种种事情让梁孟松产生了退却的心理。


2009年,梁孟松终究是离开了台积电。


半年后,刚在新竹清华大学电机研究所任职不久的梁孟松,就被三星集团给挖走了,同批一起走的还有二十多个台积电的工程师。


去到韩国之后,梁孟松先是在成均馆大学任教,然而这却是一个幌子,为的是度过一段竞业禁止期限。


2011年,梁孟松正式加入三星集团,担任担任研发部总经理,同时也是三星晶圆代工的执行副总。


当时三星正在处于一个由28nm制程转向20nm制程的过程,梁孟松提议放弃20nm制程,直接由28nm制程升级14nm制程。


这其中的要跨越20nm制程和16nm制程,难度可想而知,不过作为一个半导体的技术狂才,加上丰富的经验,最后14nm制程出来的时候,比台积电早了整整半年。


也正是因为三星的14nm制程比台积电早半年,给梁孟松带来了一场来自老东家的官司。


原本苹果的芯片都是来自三星,但由于台积电的芯片要好过三星的,导致了台积电成为了苹果的供货商之一。


但是这一次却被三星的提前发布的14nm制程,将台积电苹果A9处理器的订单抢走了,同时还拿下了高通的大单。


这件事情让台积电的股价一度大跌,台积电创始人张忠谋一度大发雷霆,从此台积电和梁孟松开始了长达四年的官司。


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在2011年年底,台积电正式起诉梁孟松,指控其2009年离职,并从该年8月到三星集团旗下的成均馆大学任教以来,“应已陆续泄漏台积电公司之营业秘密予三星。”


此前三星的产品技术来源于IBM,所以产品特征各个方面都和台积电有着不小的差别。


而自从梁孟松在三星任职后,三星的45nm、32nm、28nm的工艺都与台积电有着不少相同之处。


仔细想想,不难发现一个让人难以接受的事实,那就是台积电在十几年的技术积累,在短短的几年内,被三星追到了同一水平线上。


而这关键人物梁孟松有着举足轻重的作用,这也难怪台积电如此大发雷霆将梁孟松告上了法庭。


最终法院的判定结果,自然是可想而知的:在2015年12月31号之前,梁孟松不能以任职或者是其他的方式继续为三星提供任何服务,限制结束之后,也不能到台积电的竞争对手公司工作。


2.悬在中国头上的达摩克利斯之剑:瓦森纳协议


《瓦森纳协定》是冷战的产物。


二次世界大战之后,美苏两个阵型进入了冷战时期。由于当时在美帝及其同盟眼里,苏联及其盟国都是邪恶轴心。为了防止苏方阵营发展高端武器,在美国提议下,包括美国、英国、日本、法国、澳大利亚在内的十七个国家于1949年11月在巴黎成立了一个叫做巴黎统筹委员会(简称巴统)的组织。


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这是二战以后是西方发达工业国家在国际贸易领域中纠集起来的一个非官方的国际机构,目的是是限制成员国向社会主义国家出口战略物资和高技术。列入禁运清单的有军事武器装备、尖端技术产品和稀有物资等三大类上万种产品。


被巴统列为禁运对象的不仅有社会主义国家,还包括一些民族主义国家,总数共约30个。


随着中美建交,还有冷战的结束,欧美等国家由于看中中国的庞大的劳动力和相对便宜的人工,于是便些许放松了对中国的禁运,并于1994年4月1日正式将这个冷战时期的协会解散。


但别以为中国此时会进入到好时机,一条更严格的协定到来了,那就是《瓦森纳协定》。


《瓦森纳协定》,又称瓦森纳安排机制,全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》,它是世界主要的工业设备和武器制造国在巴黎统筹委员会解散后于1996年成立的一个旨在控制常规武器和高新技术贸易的国际性组织。《瓦森纳协定》拥有33个成员国,其中17个曾是“巴统”组织的成员国。


目前,欧盟27个成员国中已有21个签署了《瓦森纳协定》。


《瓦森纳协定》虽然允许成员国在自愿的基础上对各自的技术出口实施控制,但实际上成员国在重要的技术出口决策上受到美国的影响。


中国、伊朗、利比亚等均在这个被限制的国家名单之中。


回到半导体领域,受限于《瓦森纳协议》,从芯片设计、生产等多个领域,中国都不能获取到国外的最新科技。


就拿晶圆代工来说,我国的中芯国际成功和IMEC合作实现14nm工艺,这已经将中国的晶圆代工工艺推向了一个全新的国际水平。


而将时间推回到2011年,当时的全球半导体前15大设备供应商,他们当中全部都是受到瓦森纳协定限制的,这样中芯国际就买不到最先进的制造设备、


如果大陆能像台湾和韩国一样购买最先进的半导体制造设备,追赶INTEL很难,但快速拉近跟台湾、韩国的半导体制造水平是有可能的。台湾微电子工业的顶梁柱--台积电2014年的研发经费,不到18亿美元。


对比一下,华为2014年研发经费是400亿人民币,65亿美元,竟是台积电的三倍以上。


除了不能买到最新的设备以外,受到瓦尔纳协定的影响,华裔工程师还不能进入到欧美等知名半导体公司的核心部门,防止技术泄露。


前些日子传出ASML和中芯国际达成了7nm光刻机的采购合约,据说被迫终止了。尽管双方都出来辟谣说没有合约这回事。但明眼人都明白,中芯国际是多么渴望这台7nm的光刻机啊!可惜,美国人是不会轻易让你拿到的。


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可以想象,在众多的高科技领域,中国只能自力更生,那是怎样的一种艰难。如今中国取得了举世瞩目的成就,那是多少代人的努力才换来的呀!


当然,这里必须要提两个国家,一个是前苏联(或者是现在的俄罗斯),一个就是苏联解体后独立的乌克兰。


前者在1950年代前后,援建中国156个重点工程,奠定了新中国强大且完整的工业基础。现在很多年轻人提到俄罗斯,就各种黑,他们可能忘记了,表面光鲜的美帝,其实才是掐着我们脖子的“恶魔”,而被他们各种黑的俄罗斯几乎把能出口的先进设备都出口给中国了,就是手里留一点存货,也是人之常情吧。


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至于乌克兰,由于国家几乎破产,中国几乎一股脑把能买的先进设备,能引进的人才都一股脑搞过来了,这让以美国为首的西方国家很恼火。


但即使是现在,《瓦森纳协议》依然是悬在中国头上的达摩克利斯之剑。


3.梁孟松能再次复制“三星模式”吗?


在三星的合同结束之后,梁孟松收到了国内中芯国际的邀请,并在2017年10月加入。


而在此前,中芯国际可以说是满身伤痕,股权高度的分散,加上长期的亏损导致了股东内部内讧不断。


随着电子科技的发展,中国的从20世纪90年代,就对半导体产生了巨大的需求,而半导体技术恰巧是在西方国家的高科技封锁当中。


根据“瓦森纳协议”的规则,西方国家对于中国半导体的技术出口,都是按照“N-2”的原则审批的。


也就是说出口到中国的高科技产品,完全是西方国家最新一代的前两代,甚至是更加老旧一代的产品,这也导致了中国在半导体落后了整整10年的时间。


中芯国际的建立可以说是因为创始人从老东家台积电,挖了一大班人马过来,正是因为这班人马才让中芯国际在半导体上有所成就。


不过也让中芯国际因此遭受到了麻烦:来自老东家的诉讼,2003年12月,台积电及其北美子公司向美国加州联邦地方法院提交诉讼状,起诉中芯国际侵犯专利权及窃取商业秘密。


间接导致了在2009年,张汝京这个一手创办中芯国际的创始人下课。中芯国际以支付2亿美金并出售10%股权给台积电为条件,与台积电达成和解。


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直到曾经张汝京最为重要的副手:邱慈云,担任中芯国际执行董事兼CEO,中芯国际的状况才逐渐变得好点,同时也被业内人士形容成“不幸中的万幸”。


随着梁孟松这个半导体人才的加入,仅仅用了298天的时间,就将14nm工艺技术研制成功,并将产品良率提升到了95%。


另外,中芯国际在12nm工艺上也有突破,梁孟松指出:"我们努力建立先进工艺全方位的解决方案,特别专注在FinFET技术的基础打造,平台的开展,以及客户关系的搭建。目前中芯国际第一代FinFET14nm技术进入客户验证阶段,产品可靠度与良率已进一步提升。同时,12nm的工艺开发也取得突破。透过研发积极创新,优化产线,强化设计,争取潜在市场,我们对于未来的机会深具信心。"


据业内人士消息,梁孟松极有可能复制“三星模式”,14nm之后,直接绕过12nm和10nm,直接冲击7nm。之前出现的中芯国际和ASML洽谈7nm光刻机的消息,应该就是侧面印证了这个可能。


梁孟松如果有了7nm光刻机,实现飞跃不是没有可能!


4.华为的未来要仰仗中芯科技


需要说明的是,目前全球最先进的芯片制程工艺在台积电手中,另两家则分别是英特尔和三星,此外格罗方德也是芯片制程先进工艺的掌握者。


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从全球范围看,台积电在实现7nm量产后,就已经在布局5nm、3nm,其中5nm即将量产;英特尔受10nm多年困扰,直到2019年才真正突破,也因此在制程上被台积电、三星先后甩开;进步最大的是三星,自从台积电挖来梁孟松后,制程工艺突飞猛进,大有拳打台积电、脚踢英特尔的架势,目前已实现6nm工艺制程,正追逐5nm、3nm,欲与台积电一较高下;而格罗方德因承受不起高投入,于2018年正式放弃7nm制程的研发。


至于中芯国际,作为中国大陆的依靠,在梁孟松加盟后才取得突破性进展,目前已经实现了14nm量产,未来有可能直接跳过10nm工艺,直接着手7nm制程的开发工作。


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综合来看,中芯国际与行业先进水平已经落后了至少2年,工艺制程大概差了3代,这就是为什么在获得ASML供货承诺后中芯国际满怀期待的重要原因。


但是,自双方合作以来,7nm EUV光刻机一直绯闻不断,期间ASML的一场莫名火灾事故就让中芯国际心跳加速,直接导致交付延迟。如今时间已经到了2020年,更是传出中芯国际与ASML的7nm EUV光刻机合作终止的绯闻(路透社报道),随后双方对此进行了否认,具体真假一时难辨。


不过可以肯定的是,该设备已经延迟了1年尚未交付,既抑制了中芯国际先进工艺的发展,也限制了梁孟松才华的发挥,最为重要的是,中美贸易摩擦不断,台积电随时都可能迫于美国压力给本土高科技企业使绊子。


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华为(海思)作为中国领先、全球知名的IC设计公司,已开发出技术领先的AI、5G芯片,并以此成功反击美国政府的打压;现正在发展5nm、3nm等更先进制程工艺IC设计。


美国方面,经过一连续的打压发现其对华为的限制非常有限,甚至处于失控状态,于是不断出台更多小动作。


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据彭博、路透等媒体报道,美方可能在2020年1月17日将标准下调至10%。而台积电7nm工艺美国技术占比在9%~10%之间,14nm工艺美国技术占比超过15%。台积电或将终止对华为14nm芯片的供货。于是,华为计划地将14nm工艺制程芯片转移至中芯国际;而台积电7纳米源自美国技术比率不到10%,仍可继续为华为供货。


但就在两天前,台积电对外宣布,为了降低方向,砍掉华为20%订单。台积电已经不敢把赌注全部压在华为身上了,他们又要重新拥抱苹果了。


相较抬手就趴下的中兴,华为的抗击打能力确实要强上许多倍,一连串动作至今非但没有令华为受伤,反而还在逆境中成长,这让美国相当恼火。而一连串动作之后,台积电终于迫于压力对华为停供14nm工艺(台积电回应:美国目前并没有改变规则,所以我们也不会对臆测性的问题作答。)。


从目前形态看,不排除美国政府正在研究策略,继续压制台积电7nm以及其他先进工艺对华为的支持,以此进一步打压华为。如若如此,华为将愈发依赖于本土的芯片制造商中芯国际。或许,中芯国际也会成为下一个京东方,在芯片行业成为华为可以仰仗的坚实伙伴。


中芯国际14纳米芯片量产,或成华为救星


而中芯国际在更先进制程的道路上,有了梁孟松的主持,能顶住各种内忧外患,唯独缺EUV光刻机这一东风;一旦让其掌握世界先进水平的光刻机,极有可能在短时间内就可把工艺制程向前推进一大步。


一个小小的手机,从芯片到屏幕、从WIFI到系统、从内存到摄像头、从电池到各种传感器,我们都需要独立自主,而反观苹果,他们只需要掌握软件系统和设计能力,然后无障碍全球代工,就可以获得高达73%的巨额利润。


在2019年的Hotchips会议上,台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森提出摩尔定律还会继续存在,随着晶体管密度更好,成本效益也会更高,受益的不只是逻辑芯片,内存、闪存芯片也会从摩尔定律中受益。碳纳米管可以将半导体工艺推进到1.2nm尺度,最终可以达到0.1nm尺度,这相当于氢原子的大小级别了。


今年,一批重大项目还将陆续投产,浦东集成电路产业能级再提升,孕育发展后劲:上海集成电路设计产业园建设全面推进,深入实施“千亿百万”工程;作为国家重大集成电路项目,总投资359亿元的上海积塔半导体特色工艺生产线项目预计正式投产。2020年,浦东集成电路产业销售规模力争达到1500亿元。


集成电路产业是一个技术密集型、人才密集型和资金密集型产业。业界认为,中国在芯片设计、制造能力和人才队伍方面与国外还存在着差距,浦东正在这些方面加紧补齐短板、快速追赶。


如总部位于浦东的中芯国际长期注重自主研发,截至2019年底,该公司专利申请总量超1.6万件,授权总量超1万件,在制造芯片的同时,也为后续发展打下坚实基础。


已落地张江的国家集成电路创新中心,正关注高校和科研机构的探索与集成电路产业对核心技术的需求融合,为产业技术升级、未来大生产线建设提供人才、技术支撑和知识产权保护,支持国产高端芯片在国内制造企业实现生产,争取实现5纳米制造工艺突破。张江国家实验室的建设方案也已初步形成,将聚焦“1+2+1”,其中“2”指的是集成电路和生命科学。


此外,上海集成电路研发中心、微技术工业研究院等一批重要的公共研发平台也已扎根浦东。


未来,浦东集成电路产业将充分发挥产业链和技术优势,瞄准关键领域的卡脖子问题,围绕5G、人工智能等未来潜力产业方向,持续发力促进产业走向高端,发挥引领作用。


文章来源: EETOP

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