芯片制造過程分為三個主要環(huán)節(jié),分別是設計、制造、封測
眾所周知,芯片制造過程分為三個主要環(huán)節(jié),分別是設計、制造、封測。以前的芯片企業(yè)大多是能夠設計、制造、封測一條龍全部搞定,比如intel、德州儀器等,稱之為IDM企業(yè)。后來臺積電崛起,只負責制造這一環(huán)節(jié),將IDM形式分拆開后,于是后來慢慢就形成了設計、制造、封測這么三大環(huán)節(jié),很多企業(yè)只負責其中一個環(huán)節(jié),IDM企業(yè)越來越少。
不得不說,這種大家專注于某一個環(huán)節(jié)的方式,極大的促進了全球的分工合作,也極大的推動了芯片技術的向前發(fā)展,畢竟只負責一個環(huán)節(jié),更精更專,比IDM企業(yè)更有優(yōu)勢。
所以我們看到臺積電的工藝超過intel,日月光的封測技術全球第一,設計方面更是高通、蘋果、華為等崛起,超過傳統(tǒng)的IDM企業(yè)。
而在設計、制造、封測這三個環(huán)節(jié)上面,中國大陸除了在制造上落后很多之外,在設計、封測上還是基本達到全球頂尖水平的。
比如設計,華為海思與蘋果、高通等同步進入5nm,還有一些礦機公司,設計能力也是一直處于世界頂尖水平,近日傳出三星3nm工藝下,中國大陸企業(yè)就是首批客戶,很明顯,設計是不差的。
而封測也不差的,大陸有三大封測巨頭,分別是長電科技、通富微電、天水華天,這三大封測企業(yè)在全球排在第3、5、6名。
相信不少人都知道,我國已經(jīng)成功突破4nm封裝工藝,但是很多人卻高興不起來,這到底是為什么呢?按理說4nm封裝工藝這幾乎是國際頂級水平,為什么他們卻高興不起來呢。
其實那就是封裝技術只是芯片制造的其中一個環(huán)節(jié)而已,他們認為只是突破某個環(huán)節(jié)的技術,對于我們來說是沒有多大的作用,因為這也無法幫助我們打造出更高端的芯片,但是事實上今時已經(jīng)不同往日,由于某些原因,封裝工藝已經(jīng)成為芯片行業(yè)的核心技術,同時中國突破4nm封裝工藝,我認為這也勢必能幫助我們改變國內(nèi)芯片行業(yè)現(xiàn)狀,那么今天我們就來了解一下國內(nèi)的芯片封裝工藝和國內(nèi)芯片現(xiàn)狀,看看中國突破4nm封裝工藝,最終能否改變國內(nèi)芯片行業(yè)現(xiàn)狀呢?
芯片封裝技術變得越來越重要了,芯片如果不進行封裝那是不能直接使用的,以前可能只靠簡單的包裝就可以了,
但是現(xiàn)在隨著科技的不斷發(fā)展,芯片封裝的技術也變得越來越復雜,封裝技術的水平,甚至可以直接決定是否能做到1+1大于2的作用,早期只是把芯片包裝起來,制造工藝也非常的簡單,現(xiàn)在則不同了,對于某些領域封裝的成本甚至會超過芯片本身,這也讓芯片封裝技術成為了芯片制造最為重要的一環(huán),由于芯片性能的不斷提升,早期的芯片封裝技術早已經(jīng)不符合市場需求,那么現(xiàn)在我們究竟是怎么做的呢?其實現(xiàn)在已經(jīng)演變出不同的封裝技術,那就是從單芯片封裝到多芯片封裝,再到系統(tǒng)級芯片封裝,我國封裝技術也早已達到了國際領先水平,那么這究竟是否能改變國內(nèi)芯片行業(yè)現(xiàn)狀呢。
當前國內(nèi)芯片現(xiàn)狀,那就是缺少制造高端芯片的光刻機,沒有荷蘭阿斯麥公司提供的EUV光刻機,哪怕是華為和中芯國際,也是無法制造高端芯片,
以前我們可以通過找臺積電代工,從而打造屬于我們國人的高端芯片,然而受到美國的限制和打壓,現(xiàn)在不僅是華為不能找臺積電代工,包括中芯國際也無法采購EUV光刻機,這也讓我們在這一領域被徹底卡住脖子,不過我認為中國突破4nm封裝工藝,這也意味著我們將繞過光刻機,并且打造出屬于我們的高端芯片,也許有人會說沒有先進的光刻機,連高端芯片都生產(chǎn)不出來,那么我們怎么通過封裝技術打造高端芯片呢?甚至有人會說只談封裝技術,不談設計與制造那就是純屬吸引眼球獲取流量,然而事實上封裝技術已然成為了突破半導體產(chǎn)業(yè)的關鍵。為什么要這么說呢?
近期中國芯片企業(yè)在4nm封裝技術上的突破,讓各方議論紛紛,認為最關鍵的還是芯片制造工藝的突破,4nm封裝技術的突破沒有太大意義,顯然這是一個錯誤的看法,對于中國芯片制造來說這是一條由易及難的捷徑,最終實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈突破。
封裝技術其實也是芯片制造的一個重要環(huán)節(jié),它需要將芯片從一整片晶圓中挑選出合格的芯片,然后再將這些芯片與外部電路連接起來,這樣芯片才能正常工作,然而如隨著工藝的提升,晶體管越來越小,晶圓的導線間距也越小,其技術難度也是越來越大。
國產(chǎn)的4nm芯片封裝技術還是一項多維異構(gòu)芯片封裝技術,即是將多種類型的芯片封裝在一起,如此更考驗封裝企業(yè)的技術,封裝企業(yè)需要熟悉不同芯片的構(gòu)造,了解不同芯片的電氣性能,在準確實現(xiàn)不同芯片的互聯(lián)互通同時確保兼容性,這更是一項高難度的技術。
芯片封裝還是向先進工藝發(fā)展的途徑之一,中國臺灣的芯片產(chǎn)業(yè)如今已居于全球頂尖水平,然而早年它們也是從封裝技術開始,通過接收美國芯片的封裝業(yè)務外包,逐漸了解芯片的構(gòu)造,積累技術和人才,然后再進入芯片制造。
封裝已成為芯片產(chǎn)業(yè)鏈的一大產(chǎn)業(yè),全球前十大封裝企業(yè)中有九家位居亞洲,中國大陸和中國臺灣更是占據(jù)了其中的大多數(shù),如今美國芯片行業(yè)也已認識到封裝技術的重要性,正計劃重新拾起封裝產(chǎn)業(yè),這也體現(xiàn)了封裝環(huán)節(jié)的重要性。
可以說中國在封裝技術方面達到4nm工藝已是一個了不起的進步,在現(xiàn)有基礎上,先推進可以取得突破的環(huán)節(jié),然后再集中資源搞其他那些還落后的環(huán)節(jié),由易及難,最終實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的突破。
二、中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的路徑
事實上當下中國芯片制造就是如此做的,在光刻機受制之下,芯片制造的八大環(huán)節(jié)已在各自快速推進。據(jù)了解芯片制造的八大環(huán)節(jié)之中的七個都已推進到14nm工藝,其中刻蝕機的進展最快--刻蝕機已達到5nm,并且國產(chǎn)刻蝕機已經(jīng)獲得了臺積電的采用。
這些已經(jīng)打通的環(huán)節(jié)同樣是非常重要的,此前擁有全球最先進工藝的三星就因為光刻膠問題受制于日本,然后韓國迅速集中資源研發(fā)量產(chǎn)了自己的光刻膠,擺脫了對日本光刻膠的依賴,由此可以說明這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要性。
這也說明了中國由易及難的做法是正確的,能解決的技術環(huán)節(jié)先解決,當最后的環(huán)節(jié)--光刻機解決后,先進工藝制程就能立即上馬,迅速實現(xiàn)先進工藝的量產(chǎn)。
在先進工藝方面,中國方面同樣在積極準備,在無法獲得EUV光刻機的情況下,中國的芯片制造企業(yè)中芯國際已在研發(fā)接近7nm的N+1、N+2工藝,業(yè)界人士指出現(xiàn)有的DUV光刻機并非無法生產(chǎn)7nm工藝,只是成本太高,但是對于一些重要產(chǎn)業(yè),在無法獲得中國大陸以外的芯片企業(yè)代工生產(chǎn)的情況下,可以不考慮成本,那么能實現(xiàn)以DUV光刻機生產(chǎn)7nm工藝就具有了特別的意義。
在這方面先進的4nm封裝技術就具有特殊的意義,一方面可以先進的封裝技術提升現(xiàn)有成熟工藝生產(chǎn)的芯片,另一方面則是借助先進的封裝技術更深入了解先進工藝的細節(jié)從而助力加快先進工藝的研發(fā)。