媒體報道,芯片代工龍頭台積電獲得來自荷蘭ASML的高數值孔徑極紫外光刻機,旨在打造更先進的2nm芯片。
但是有意思的是第一個拿到這款光刻機的廠商不是台積電,而是英特爾。
早在2023年底,ASML就向英特爾出售了第一台高數值孔徑(High-NA)極紫外光刻機。這台光刻機代表了芯片制造技術的重要進步。
它的數值孔徑從之前的0.33提升到了0.55,這一提升使得光刻機能夠實現更小的分辨率和更高的光刻精度,可以制造出2nm,甚至1nm以下的芯片。
ASML直言,高數值孔徑極紫外光刻機可以制造1nm芯片,可以在有限的晶圓面積上光刻出更多的晶體管,非常適合AI芯片的制造。
英特爾作爲十幾年的芯片霸主,在PC時代,全球任何一家芯片企業都無法與其比擬,但隨著移動數字時代的到來,這一切發生了變化。
蘋果作爲智能手機的領導者,在手機芯片叠代中也是最積極的,早期的蘋果曾找到英特爾,希望其可以代工A系列仿生芯片,但被英特爾拒絕了。
之後,我們也知道了,蘋果找到了台積電爲其代工芯片,這一決定成就了雙方。台積電在蘋果的助力下成爲了全球領先的晶圓代工企業,而蘋果拿到了智能手機85%的淨利潤,成爲了智能手機的領導者。
2016年,台積電在10nm、7nm工藝上取得重大進展,在工藝制程上擊敗了英特爾,2017年,英特爾又被三星超越,結束了30年的芯片霸主。之後,台積電又把芯片制程叠代至5nm、3nm。
這一系列變化,讓英特爾感到前所未有的壓力,英特爾內部開始出現了一些聲音:要做晶圓代工業務。
2021年,英特爾晶圓代工部門開始獨立運行,財務報告也開始獨立審核。英特爾的目標是在2030年成爲繼台積電之後全球第二大晶圓代工廠,言外之意是要在幾年內超越三星。
英特爾與台積電的代工之爭。
英特爾的工藝制程命名與台積電有些不同,按照順序依次爲10nm、intel7、intel4、intel3、intel 20A、intel18A。
intel4相當于7nm工藝,intel3相當于5nm工藝,2024年發布的intel20A可等效于台積電的3nm,2025年計劃發布intel18A,相當于台積電2nm工藝。
intel 20A采用GAA技術(全環柵型),這和台積電的方案並不相同,台積電依然延續之前的FinFET(鳍式場效電晶體)技術。
GAA技術號稱能夠延續“摩爾定律”的新路線,它采用特殊的溝道設計,GAA納米線可以被柵極完全包裹,從而使柵極對溝道的控制性能更好,降低電子躍遷。
簡單來說就是:GAA比FinFET的柵極控制能力更好,具有更高的有效溝道寬度,減少電子躍遷幹擾。
其實在3nm工藝上,差別並不會太大,雖然GAA技術看起來更先進,但是新技術也意味著陌生,而台積電在FinFET技術上經驗積累甚多,雖然技術方面有些落後,但憑借熟練的工藝,同樣可以取得不錯的效果。
可以說,在3nm工藝上,英特爾並不具備優勢,對台積電也構不成威脅,所以英特爾高層將目標瞄准了18A制程。
CEO基辛格透露,客戶對英特爾尖端的18A制程工藝需求旺盛,已有五家客戶承諾選用18A制程芯片,且已完成十余顆以此爲基礎的制造技術試驗芯片。
基辛格還宣稱,代工模式將與産品部門關聯,從而設定更合理的價格體系,在未來4年內推出5種工藝制程,重拾技術領先地位。
管理層對2024年晶圓代工持樂觀態度,並且預計2030年,晶圓代工業務躍升爲世界第二,超越三星,僅次于台積電。
英特爾致勝的關鍵就在2nm以下工藝,爲此英特爾不惜下重金3.8億美元(約合人民幣27億),搶購ASML新一代高數值孔徑EUV光刻機。
希望可以憑借設備的優勢,擊敗競爭對手。
但是台積電也沒閑著,早在2023年7月,台積電就在新竹啓用了全球研發中心,探索2nm甚至1.4nm制程技術。研發中心可容納7000人辦公,這也意味著未來台積電的研發人員將達到7000人。
如今,台積電也購買了ASML的新款光刻機,背靠蘋果這個大金主,英特爾還真不是台積電的對手。
此外,媒體報道,三星也在積極推進2nm芯片工廠,整合優勢資源全力攻關。三星半導體相關負責表示,未來5年內投資萬億元,超越台積電。
台積電、三星、英特爾已經開始在3nm、2nm甚至1nm領域展開了激烈的競爭,“卷制程”時代在ASML新款光刻機的加持下,轟轟烈烈的開始了。
這對中國芯片來說,並不是一件好事,台積電、三星、英特爾都開始代工3nm芯片了,我們還沒跑通7nm産業鏈,差距又要擴大了。
在7nm芯片産業鏈中,我們做到了設計、制造、封裝、EDA工具、材料也可以做出來,唯獨卡在了設備方面。
能夠量産7nm芯片的光刻機基本都由ASML制造,包括新進的浸潤式DUV光刻機,各種型號的EUV光刻機。
但是目前這些光刻機已經對中國企業限購了,花費再多的資金也購買不到,隨著現有光刻機壽命的到期,國産7nm芯片也會遇到危機。
光刻機的壽命通常在5-10年,也就是說我們要在5年內研發出7nm光刻機,加上測試、量産、配套時間,剛好能夠替換海外設備。
經過多年的研發努力,我們也取得了不錯的成績,但是在光學鏡片、光源兩大核心設備方面,依然有所差距。
ASML光刻機的光學鏡片采用了德國蔡司的,蔡司從事光學鏡片研究可以追溯到1846年,在該領域打磨了170多年,而我國的光學鏡片研究從1952年開始,100多年的差距,短時間內追平難度很大。
而極紫外光源源自于美國的EUV LLC聯盟,由勞倫斯利弗莫爾、勞倫斯伯克利、桑迪亞三大國家實驗室,以及摩托羅拉、AMD、英特爾、IBM、德州儀器組成,彙集了數百位頂尖科學家。
現在我們要憑借一己之力攻克多項核心技術,替代幾千家供應商,難度可想而知。
在台積電、三星、英特爾瘋狂的卷3nm、2nm支撐時,我們需要先攻克光刻機難題,這聽起來多少有些沮喪。
但是一旦我們攻克光刻機難題,我將成爲全球唯一一個,真正意義上實現芯片全産業鏈的國家,這一點美國、歐洲都做不到。
創造奇迹一直是中華民族的強項,那麽芯片這個奇迹,我們何時能夠創造呢?
我是科技銘程,歡迎共同討論!