國產(chǎn)芯片看到黎明？石墨烯芯片有望取代傳統(tǒng)芯片

俗話說：19世紀(jì)是鐵時(shí)代，20世紀(jì)是硅時(shí)代，21世紀(jì)是碳時(shí)代。但同時(shí)，21世紀(jì)也是芯片時(shí)代。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對于芯片的需求量也急速上升，供需關(guān)系的不對等導(dǎo)致了“全球缺芯”的局面。

如今老美都已經(jīng)宣稱要和小日子過得不錯(cuò)的腳盆地區(qū)人民聯(lián)合研發(fā)2nm制程了，而我們到現(xiàn)在也只能實(shí)現(xiàn)28nm制程的批量生產(chǎn)，差距不可謂不大。美國和日本要搞2nm芯片，這美國不是有臺積電和三星嗎?為什么它又要去扶持日本?這次跟日本的合作方式，也是計(jì)劃聯(lián)合成立一家新公司，至于不跟老牌企業(yè)合作建廠的原因，參考三星。對于美日聯(lián)合，臺積電之前也回應(yīng)稱"不擔(dān)心"，因?yàn)樗麄冏约旱?nm生產(chǎn)線已經(jīng)鋪開，而且芯片良品率也很不錯(cuò)。作為當(dāng)前公認(rèn)的全球第一大晶圓代工廠，臺積電還是有底氣的。而且很多人都在唱衰美日合作，畢竟日本當(dāng)年的半導(dǎo)體就被美國搞黃了，就看臺積電和美日聯(lián)合，誰的發(fā)展更快了。

從宏觀上來看，查閱IC Insights的數(shù)據(jù)顯示，自2020年以來，全球晶圓市場每年增長20%，其規(guī)模預(yù)計(jì)將從2020年的874億美元、2021年的101億美元繼續(xù)擴(kuò)大到2022年的1321億美元。而又根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)DIGITIMES Research此前的預(yù)測數(shù)據(jù)，僅是臺積電一家，便拿下接近60%的2021年全球晶圓代工市場。

臺積電在論壇上透露 2nm 制程工藝將基于全新的納米片電晶體架構(gòu)，與 5nm 工藝所采用的鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)完全不同。此前有消息透露稱，臺積電 2nm 建廠計(jì)劃相關(guān)環(huán)保評審文件已提交送審，力爭明年上半年通過環(huán)評，隨即交地建廠，第一期廠預(yù)計(jì) 2024 年底前投產(chǎn)。在 2024 年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，在 2025 年進(jìn)行量產(chǎn)。

三星電子正押注于將 GAA 技術(shù)應(yīng)用于3納米工藝，以追趕臺積電。據(jù)報(bào)道，這家韓國半導(dǎo)體巨頭在6月初將3納米GAA工藝的晶圓用于試生產(chǎn)，成為全球第一家使用GAA技術(shù)的公司。三星希望通過技術(shù)上的飛躍，快速縮小與臺積電的差距。3 納米工藝將半導(dǎo)體的性能和電池效率分別提高了 15% 和 30%，同時(shí)與 5 納米工藝相比，芯片面積減少了35%。

繼今年上半年將 GAA 技術(shù)應(yīng)用于其 3 納米工藝后，三星計(jì)劃在 2023 年將其引入第二代 3 納米芯片，并在 2025 年大規(guī)模生產(chǎn)基于 GAA 的 2 納米芯片。臺積電的戰(zhàn)略是在今年下半年使用穩(wěn)定的 FinFET 工藝進(jìn)入 3 納米半導(dǎo)體市場，而三星電子則押注于 GAA 技術(shù)。

我們?nèi)粘Ｋf的數(shù)字芯片廣義上指的是硅基芯片，但隨著芯片技術(shù)的迭代，到達(dá)7nm節(jié)點(diǎn)之后，再要往前進(jìn)一點(diǎn)面臨的都是幾十甚至上百倍的困難。目前數(shù)字芯片的迭代也已經(jīng)逼近物理臨界點(diǎn)，想要實(shí)現(xiàn)突破，繼續(xù)在最先進(jìn)制程上死磕是沒用的。

在這種情況下，各國也都開始尋找新的材料以取代傳統(tǒng)的硅基芯片，誰能最先找到并取得進(jìn)展，誰就能在未來的發(fā)展中擁有更多的話語權(quán)。這對我們來說無疑是一個(gè)機(jī)會。

當(dāng)然這并不是說我們就放棄了先進(jìn)制程的研究，而是我們在追求先進(jìn)制程的過程中，也在不斷尋找新的突破口，以實(shí)現(xiàn)彎道超車。

在不斷地實(shí)驗(yàn)、試錯(cuò)過程中，我們發(fā)現(xiàn)可以用其他材料來取代現(xiàn)在的硅基芯片，那就是石墨烯材料。中科院就提出了可以用石墨烯集成電路取代傳統(tǒng)的硅基集成電路。石墨烯芯片很可能成為2nm制程的關(guān)鍵，這也是一個(gè)其他國家從未嘗試過的全新方案，如果它能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，我們借此優(yōu)勢將能使我們的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更加完善，也不會再困于光刻機(jī)，甚至實(shí)現(xiàn)彎道超車。

根據(jù)市場實(shí)際需求，目前28nm制程仍然是需求關(guān)鍵，占總需求量90%，我們目前的28nm制程工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，足夠應(yīng)對市場所需。心急吃不了熱豆腐，腳踏實(shí)地一步一步來，廣積糧，筑高墻，緩稱王。