大陸芯片行業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)都掀起建設(shè)熱潮：又一國(guó)產(chǎn)5nm芯片設(shè)備突破

眾所周知，在華為2021年財(cái)報(bào)發(fā)布會(huì)上，華為輪值董事長(zhǎng)郭平公開表示：“華為未來(lái)將推進(jìn)三個(gè)重構(gòu)，用堆疊、面積換性能，用不那么先進(jìn)的工藝也可以讓華為的產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力”。

從這句表述中，大家可以看到，華為其實(shí)想到了兩個(gè)辦法，一是用堆疊、二是用面積增大的方式，將不那么先進(jìn)的芯片，也變成有競(jìng)爭(zhēng)力，就是比肩先進(jìn)芯片。

考慮到目前大陸最先進(jìn)的工藝是14nm，而像三星等晶圓大廠，最先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)是4nm，甚至要進(jìn)入3nm了。

于是很多網(wǎng)友表示，用14nm的工藝的芯片，利用堆疊、面積增大的方式，不說(shuō)比肩3nm，能比肩5nm么?

事實(shí)上，堆疊、面積增大的原理是一樣的，只是堆疊是上下這種結(jié)構(gòu)，而面積增大，更多指的是平鋪這種結(jié)構(gòu)。

按照中芯的工藝，14nm工藝時(shí)，其晶體管密度約為30MTr/mm，也就是每平方毫米達(dá)到3000萬(wàn)個(gè)。而TSMC的工藝，在5nm時(shí)晶體管密度為173MTr/mm，每平方毫米達(dá)到1.73億個(gè)。

這樣說(shuō)起來(lái)，TSMC的5nm工藝，其晶體管密度是中芯14nm的6倍左右。

芯片是由晶體管組成的，一定程度上我們可以先假設(shè)晶體管數(shù)量相同時(shí)，芯片的性能相同。那么如果要達(dá)到5nm芯片同樣的性能，要使用14nm的工藝時(shí)，其面積必須是5nm芯片的6倍才行，這個(gè)邏輯，應(yīng)該大家都能理解吧。

換句話來(lái)說(shuō)，一塊5nm芯片，如果在14nm工藝下，理論上需要6塊同樣大小的芯片，才能夠?qū)崿F(xiàn)同等的芯片，因?yàn)橹挥羞@樣，晶體管數(shù)量才一樣多。

而這6塊同樣大小的芯片，可以是平鋪，變成了原來(lái)面積的6倍大，這就是面積換性能。也可以是6塊上下疊加在一起，變得更厚，這就是堆疊。

就像上面圖示的一樣，當(dāng)然以上只是示例，實(shí)際堆疊不一定是6層，也可以是2張一層堆3層，或者3張一層堆2層，我畫得比較簡(jiǎn)單，但原理應(yīng)該說(shuō)清楚了。

在6倍面積，或者6倍厚的體積下，確實(shí)能夠讓14nm的芯片，實(shí)現(xiàn)了5nm芯片的性能，單說(shuō)性能，這確實(shí)是可行的。但面積增大也好，體積增厚也好，帶來(lái)了兩個(gè)缺點(diǎn)：

1、功耗應(yīng)該是原有芯片的6倍;

2、面積或體積是原有芯片的6倍;

在手機(jī)這種追求功耗、發(fā)熱、面積/體積的產(chǎn)品中，這種方式明顯不可行，內(nèi)部空間不足，電池太小，扛不住，發(fā)熱太大，也沒(méi)法用。

但在一些不追求功耗、面積/體積、發(fā)熱的機(jī)器中，其實(shí)是可以實(shí)現(xiàn)的，但這樣的機(jī)器會(huì)有多少?所以情況其實(shí)還是不容樂(lè)觀的。

大家都知道，芯片制造離不開光刻機(jī)，尤其是EUV光刻機(jī)，可是制造7nm及以下制程芯片的必要設(shè)備。因此，ASML才會(huì)格外受到關(guān)注，并且實(shí)現(xiàn)了業(yè)績(jī)的大幅提升。

但光刻機(jī)僅是芯片制造過(guò)程所需設(shè)備的其中一種，還需要蝕刻機(jī)、離子注入機(jī)、鍍膜機(jī)、晶圓劃片機(jī)、晶片減薄機(jī)、拋光機(jī)、清洗機(jī)等多種設(shè)備，少了哪一個(gè)設(shè)備也不行。

芯片生產(chǎn)設(shè)備就是芯片大規(guī)模制造的基礎(chǔ)，我國(guó)目前在高端芯片制造上有差距，很大一方面原因就在于芯片制造設(shè)備的落后。而造成這種狀況，主要是以下兩方面原因：

一是長(zhǎng)期以來(lái)的“造不如買”的思潮?？偸羌南Ｍ谖鞣降脑O(shè)備，可以直接買來(lái)用。

二是西方一直對(duì)我們進(jìn)行阻撓和限制。這個(gè)從之前的《瓦森納協(xié)議》，到近兩年的美方芯片改規(guī)，一直在通過(guò)限制技術(shù)、軟件、先進(jìn)設(shè)備等出口，來(lái)阻撓我們科技發(fā)展。

尤其是在針對(duì)半導(dǎo)體方面，不僅限制了臺(tái)積電給華為代工芯片，還重點(diǎn)限制了先進(jìn)芯片設(shè)備的出口。最明顯的就是ASML的EUV光刻機(jī)，一直限制賣給大陸的晶圓企業(yè)。

中芯國(guó)際幾年前訂購(gòu)的一臺(tái)EUV光刻機(jī)，因?yàn)槊婪降淖钃?，至今不能到貨。如果不是因?yàn)镋UV光刻機(jī)的阻撓，恐怕中芯國(guó)際將會(huì)是全球第三個(gè)突破7nm芯片的晶圓廠。

不過(guò)，阻撓并不能阻礙我們的發(fā)展，反而讓我們覺(jué)醒，開始注重自研去全力突破。

如今，我們大陸芯片行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都掀起了建設(shè)熱潮，西方的阻撓已經(jīng)堵不住了。

近日，好消息傳來(lái)，又一國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)備實(shí)現(xiàn)突破。據(jù)消息顯示，該設(shè)備是中國(guó)長(zhǎng)城旗下的鄭州軌交院研制推出的全自動(dòng)12寸晶圓激光開槽設(shè)備，支持超薄晶圓全切工藝。

厲害的是，這個(gè)設(shè)備支持5nmDBG工藝。也就是說(shuō)，可以用于5nm制程工藝的芯片生產(chǎn)線。這可是繼國(guó)產(chǎn)5nm蝕刻機(jī)后，又一國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)備可用于5nm芯片制造。

隨著科技的不斷發(fā)展，這幾年中國(guó)在芯片領(lǐng)域和手機(jī)領(lǐng)域可謂是屢創(chuàng)奇跡，比如華為的麒麟9000反超驍龍865、5G基帶領(lǐng)先世界，還有小米手機(jī)去年出貨量力壓蘋果稱為全球第二等，這些都是近年來(lái)我國(guó)在科技領(lǐng)域取得的里程碑。但自從老美制裁華為后，麒麟芯片的生產(chǎn)和5G業(yè)務(wù)的拓展都遭受重創(chuàng)，而國(guó)內(nèi)其他廠商也受到了一些影響，畢竟華為倒下后，蘋果和高通都開始發(fā)力了。

不過(guò)，雖然少了華為這個(gè)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，蘋果和高通也并沒(méi)有在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)較大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渌謾C(jī)廠商和芯片廠商都相繼發(fā)力了，比如小米11系列和12系列在全平臺(tái)的銷量都力壓了蘋果一籌，而OPPO也開始用上了自研影像芯片，Redmi的K系列更是成為了旗艦的守門員，所以即便是iPhone12和iPhone13的低價(jià)策略也并沒(méi)有討到好果子吃。

值得一提的是，在芯片領(lǐng)域，高通從去年開始也是屢屢吃癟，驍龍888、驍龍888+和驍龍8Gen1的功耗全部翻車，雖然靠著驍龍870挽回了一波市場(chǎng)，但是近日又受到了聯(lián)發(fā)科的暴擊，因?yàn)槁?lián)發(fā)科在發(fā)布天璣9000后，又推出了兩顆5nm芯片天璣8000和天璣8100，直接讓整個(gè)高通驍龍8系都受到了暴擊!

就那天璣8100來(lái)說(shuō)，該芯片定位是次旗艦處理器，和驍龍870差不多的定位，但是就從目前的數(shù)據(jù)表現(xiàn)來(lái)看，真的驚艷!經(jīng)過(guò)極客灣大V實(shí)測(cè)，天璣8100的性能和驍龍888差不多，單核性能弱于驍龍8，但是多核性能卻能和驍龍8持平，僅次于天璣9000!不僅如此，該芯片的功耗和能效比也是吊打了整個(gè)驍龍8系，就連去年一直被熱捧的驍龍870也被壓得穩(wěn)穩(wěn)的，因此很多機(jī)友都稱其為“低功耗版的驍龍888”。

當(dāng)然，就在前段時(shí)間，盧偉冰也在微博上表態(tài)，即將在本月發(fā)布的K50系列將全球首發(fā)天璣8100，這無(wú)疑又是一記重?fù)?因?yàn)樯弦淮腒40搭載的驍龍870，銷量可謂是爆發(fā)式增長(zhǎng)，高通也是賺翻了。而這次的K50將搭載更出色的天璣8100，預(yù)計(jì)成績(jī)會(huì)比K40更好，當(dāng)然高通就賺不到錢了，而是國(guó)產(chǎn)芯片廠商聯(lián)發(fā)科，從目前的趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)幾年里，在中端旗艦和高端旗艦市場(chǎng)中，天璣8系和9系應(yīng)該是穩(wěn)了，而高通也會(huì)被逐漸排擠出國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)，你們覺(jué)得呢?