前沿導讀
美國科技學家、《連線》雜志創始主編凱文·凱利在接受央視《高端訪談》專訪時指出,依據接觸到的中國工程師們所展現出的能力和目標,未來5年中國或許能夠制造出全球先進的人工智能芯片。
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很多人認為中國沒有制造4nm芯片所需的設備,但中國可以進行自主研發,這本質上屬于工程領域的問題,而中國在工程領域極為出色。
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工程問題
半導體制造涉及到大量基礎科學問題,但是將技術原理到商業量產之間還存在隔閡,這就衍生出了工程問題——在可控成本、可接受良率、可規模化復制的條件下,將已知的科學原理轉化為工業生產能力。
以EUV光刻機舉例,將錫滴加熱至22萬攝氏度以上,高功率激光器對其轟擊產生13.5nm波長的極紫外光,然后將極紫外光引導至曝光系統后進行芯片制造。EUV的技術理念在物理學上早已清晰,但是目前只有ASML擁有制造商業級別EUV光刻機的能力。
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ASML真正的技術護城河并不在于“知道怎么做”,而在于“能穩定、大規模、經濟性的做出來”,這就是一種在工程領域的成功。
尼康此前也投入千億日元研發EUV設備,但是由于其沒有制造出可靠的原型機,沒辦法推進到下一步的技術優化階段,最終宣告項目失敗。
目前尼康最先進的產品就是2023年發布的NSR-S625E,該設備采用了浸潤式技術,但是其技術水平無法達到ASML的標準。
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無論是光刻機這種制造設備,還是芯片這種最后的成品,都需要在消費市場上獲得客戶認可才算成功。
從芯片規模來說,我國的芯片產能在2026年上半年表現優異,產量規模達到了2798億塊,平均每天生產超過15億塊集成電路芯片。這些芯片不但可以滿足內需市場,而且還會隨著我國工業和消費產品一起出海,搶占國外市場。
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這種大規模的工業生產體系,本身就是工程能力最直接的證明。一個能夠每天穩定產出15億顆芯片的產業體系,所積累的工藝控制、質量管理和大規模制造經驗,是任何“紙上談兵”的分析都無法否認的。
在制造產業鏈上,長年累月的發展已經讓我們在成品芯片的制造上面走向成熟。而下一步要解決的問題,就是在設計軟件、制造設備、制造材料等環節被“卡脖子”的困境,這是中國半導體產業此前較為薄弱的環節,也是無法回避的問題。
自主研發
中微半導體創始人尹志堯先生在接受央視《對話》節目專訪時指出,尹先生在美國工作20余年,做出了11種成功的設備,包括了刻蝕、薄膜、檢測等產品。幾乎絕大部分的設備領軍人物都是中國留學生,并不是美國人,也不是外國人。
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上世紀80年代有很多人去美國留學,這些人都喜歡數學、物理、化學、工程等學科,很多人也因此進入了半導體設備這個產業,做出了很大貢獻。其中貢獻較為突出的二三十人,現在都在國內工作。
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很多人對這個產業有些誤解,認為美國政府限制美國設備不能給中國運,但是他不知道這些設備都是中國人做的。現在回國發展的人很多,尹總表示有充分的信心開發出更加先進的設備來提升中國芯片產業的競爭力。
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尹總所指出的情況,與凱文·凱利表達的觀點存在相似性。
尹總對于國產芯片設備的信心,來源于國內良好的產業發展趨勢以及許多從海外歸來的科技工作者。而凱文·凱利則是認為以當前中國半導體產業的發展情況來看,未來5年中國芯片技術將會迎來更加明顯的進步,甚至是開發出全球最先進的芯片產品。
尹總所領導的中微半導體,其核心技術設備是等離子刻蝕機。中微半導體自主研發的先進刻蝕機已支持5nm節點的芯片制造,并且該設備已經進入到臺積電的供應鏈中,成為了中國半導體設備產業最早進入頂級晶圓廠的公司。
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中微半導體給其他國產設備企業開了一個好頭,想要不被他人“卡脖子”,研發自主技術的制造設備是必須要完成的工作。“酒香不怕巷子深”,只要產品的技術水平足夠出色,強如臺積電這種全球晶圓代工的龍頭企業,也會考慮采購中國本土企業自研的制造設備。
雖然我國企業在部分制造設備上處于領先水平,但繞不開的問題就是前端先進的光刻機設備。華為提出的韜定律以及邏輯折疊技術,所針對的場景就是在沒有EUV設備的情況下,繼續提升芯片的性能指標。
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該方案只能算是一種產業技術的補充,并不代表可以完全繞過EUV技術與國際頂尖產品競爭。
我們通過設計技術來提升芯片性能,競爭對手則通過先進設備來提升芯片性能,這一場持久的拉鋸戰。不過有一點可以肯定,國產光刻機的研發并沒有停下腳步,中國半導體產業正在通過設計與設備兩個層面提升競爭力。
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