兩大本土晶圓廠宣布14nm 我國晶圓代工產(chǎn)業(yè)又邁進(jìn)了一個新階段

日前，國內(nèi)最大的晶圓代工廠中芯國際官網(wǎng)轉(zhuǎn)載了《浦東時報》的一篇文章，在文章的開頭寫到：“位于浦東張江哈雷路上的中芯南方集成電路制造有限公司（中芯南方廠）內(nèi)，一顆顆芯片正“新鮮出爐”，“新”在于芯片生產(chǎn)線是國內(nèi)首條14納米生產(chǎn)線。該工廠也是目前中國大陸芯片制造領(lǐng)域的最強(qiáng)者中芯國際最先進(jìn)的生產(chǎn)基地?！?/p>

文章進(jìn)一步指出：“在去年三季度，該工廠第一代14納米FinFET工藝已成功量產(chǎn)。按規(guī)劃達(dá)產(chǎn)后，中芯南方廠將建成兩條月產(chǎn)能均為3.5萬片的集成電路先進(jìn)生產(chǎn)線。12納米技術(shù)也已開始客戶導(dǎo)入，下一代技術(shù)的研發(fā)也穩(wěn)步開展。新生產(chǎn)線將助力未來5G、物聯(lián)網(wǎng)、車用電子等新興應(yīng)用的發(fā)展?！?/p>

無獨(dú)有偶，國內(nèi)另一家在晶圓代工方面有深入研究的華虹集團(tuán)也在近日舉辦的供應(yīng)商大會上披露，公司在14nm上取得了重大進(jìn)展，而更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的先導(dǎo)工藝研發(fā)也正在加快部署。

這兩家國內(nèi)領(lǐng)先晶圓廠的宣布，標(biāo)志著我國晶圓代工產(chǎn)業(yè)又邁進(jìn)了一個新階段。

篳路藍(lán)縷：二十五年追逐的結(jié)果

如果從909工程立項開始算起，目前中國大陸的兩大晶圓廠已經(jīng)對業(yè)界領(lǐng)先的廠商有了二十五年的追逐。而翻看1996年的臺積電，他們當(dāng)時1um以下工藝的營收占比已經(jīng)達(dá)到了9.3%，而到中芯國際成立的2000年，臺積電營收已經(jīng)做到了1662億新臺幣，凈利潤也做到了651億新臺幣，同比增長也分別高達(dá)127.3%和165.1%。

臺積電在1996年到2000年的營收排行

從以上的數(shù)據(jù)可以看到，即使國家投入了大量的人力物力，甚至從***和國外招攬了不少專家，但中國芯片制造產(chǎn)業(yè)與當(dāng)時的世界領(lǐng)先水平有著不小的差距。但后來的華虹集團(tuán)（先進(jìn)工藝主要是由旗下的華力微電子推動）和中芯國際卻都在這個追逐中快速成長，和領(lǐng)頭羊的差距也從曾經(jīng)的遙遙無期，到現(xiàn)在可以看到領(lǐng)頭羊的尾燈。而這都是國內(nèi)芯片制造人才多年鉆研的結(jié)果。

以中芯國際為例，從2010年4月成立，當(dāng)年八月開始動工，到次年九月，中芯國際已經(jīng)在上海建了三座八英寸晶圓廠，這在當(dāng)時創(chuàng)造了全球最快的建廠記錄。而在2002年九月，中芯國際北京兩座12英寸工廠動工；2003年，中芯國際又收購了摩托羅拉在天津設(shè)立的八英寸芯片廠。

雖然在建廠方面，中芯國際走得比較快，但在工藝方面，則相對慢半拍，這有一部分原因與當(dāng)時一些眾所周知的原因有關(guān)。

相關(guān)資料顯示，在中芯國際的第一個工廠還在建設(shè)的時候，該公司創(chuàng)始人張汝京就希望從美國進(jìn)口0.18微米工藝的生產(chǎn)設(shè)備。即使這不是美國最先進(jìn)的工藝（當(dāng)時0.13微米的工藝已經(jīng)量產(chǎn)），但張汝京還是大費(fèi)周章，才能把這些工藝引進(jìn)來。這種情況一直延續(xù)到0.13微米、90納米和65納米的工藝上。因為過去一直遵守承諾，中芯國際到45納米的時候贏得了合作伙伴和美國政府的認(rèn)可。

但到了28nm之后，中芯國際又在這里被“困”了。

據(jù)了解，中芯國際提供了包含傳統(tǒng)的多晶硅（PolySiON）和后閘極（Gate last）的高介電常數(shù)金屬閘極（HKMG）與High-KC制程。按照他們的說法，這是他們在2013年第四季度推出的技術(shù)。但其實在很長一段時間以內(nèi)，中芯國際在28nm只是提供多晶硅的制程。雖然公司表示在2017年2季度就開始推出28nm HKMG制程，但從官網(wǎng)在2018年1月的報道我們可以看到，直到當(dāng)時，中芯國際的28nm HKMG良率只做到40%，這離能被大家接受的大規(guī)模量產(chǎn)還有一段距離。

而反觀臺積電，因為一貫以來有著“在制程上做到絕對領(lǐng)先”的理念，他們在2011年就開始了28nm工藝投產(chǎn)，并在接下來的幾年實現(xiàn)了迅速爬坡。財報顯示，在中芯國際推出28nm HKMG的那一季度，臺積電28nm已經(jīng)貢獻(xiàn)了公司27%的營收。值得注意的是，臺積電的10nm在這個季度已經(jīng)為公司帶來了1%的營收，到了次季度，這個比例上升到10%，到2018年Q1更是飆升到19%。

臺積電2017年Q2的營收分布

至于14nm，中芯國際聯(lián)席CEO梁孟松曾在2019年Q2的財報會議上表示，“中芯國際第一代FinFET 14nm工藝已經(jīng)進(jìn)入客戶驗證階段，產(chǎn)品可靠度與良率進(jìn)一步提升”。

再看華力微電子，從該公司研發(fā)副總裁邵華先生在2019年的SEMICON China上的介紹得知，他們自2010年1月建廠以來，到2019年已經(jīng)投入了80億美元進(jìn)行研發(fā)，公司也有張江和康橋兩個廠。特別是康橋廠二期，更是承擔(dān)了華力微28nm到14nm等先進(jìn)工藝的生產(chǎn)任務(wù)。按照邵華當(dāng)時的說法，華力微已經(jīng)可以提供28nmLP工藝，而到2019年年底則會量產(chǎn)HKC/HKC+，同時也在開發(fā)22nm ULP和14nm FinFET等。

而華虹供應(yīng)商大會上的消息也顯示，他們28nm工藝也都全線量產(chǎn)（包括28nm LP、28nm HK和28nm HKC+）、22nm研發(fā)快速推進(jìn)，14nm則如開頭所說，獲得了重大進(jìn)展。

綜上所述，雖然與全球領(lǐng)先廠商有差距，但對于這兩家本土晶圓代工供應(yīng)商來說，也同時進(jìn)入了一個新階段。因為自28nm之后，HKMG和FinFET是接下來工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)的一些需要關(guān)注的重要技術(shù)，這兩家廠商的雙雙突破，證明了他們在這兩個技術(shù)上有了深刻的掌握。

打下了基礎(chǔ)，能讓他們更踏實地繼續(xù)往前邁進(jìn)。

內(nèi)憂外患：進(jìn)一步提高的必要性

誠然，無論是中芯國際還是華力微電子，他們未來在工藝上每前進(jìn)一步都是很艱難的。因為隨著制程的微縮，帶來的技術(shù)難度是指數(shù)級增長的，同時要投入的成本也是巨大的。但綜合考慮內(nèi)部和外部的情況，發(fā)展先進(jìn)共有又是必然的。

首先看一下外部情況，在過去的2019年，美國政府針對包括華為在內(nèi)的多家中國企業(yè)所做的種種行為，已經(jīng)打破了技術(shù)無國界這個說法。包括日經(jīng)在線在內(nèi)的多家外媒也都曾傳言美國將會推動阻礙國際領(lǐng)先晶圓廠給華為等中國廠商服務(wù)。雖然這種說法遭到了當(dāng)事方的否認(rèn)，但無可否認(rèn)，這也許會成為美國政客手中的一枚“棋子”。

還有一點(diǎn)就是，現(xiàn)在多家國際知名媒體也言之鑿鑿地說，美國政府將限制相關(guān)廠商給國內(nèi)晶圓廠供貨，這就倒逼國內(nèi)設(shè)備行業(yè)的發(fā)展。但在國外廠商遙遙領(lǐng)先的前提下，一些新的設(shè)備如果想找大陸以外如臺積電這樣的先進(jìn)晶圓廠配合，這是一個極高難度的事情。但為了讓設(shè)備往前走，如果要有先進(jìn)工藝一起配合推進(jìn)，也許能獲得更好的效果。這個能最終執(zhí)行好，就必然能達(dá)到雙贏。

來到內(nèi)部，一方面，正如最近的新聞所說，以華為為代表的一些國內(nèi)廠商因為忌憚美國的“禁令”，已經(jīng)開始陸續(xù)向以中芯國際和華虹等國內(nèi)廠商尋求幫助。以華為為例，除了相對較落后的工藝外，他們對14nm、7nm和5nm等先進(jìn)工藝有更多的需求。再加上大數(shù)據(jù)、AI和5G等應(yīng)用的興起，要求更多更高性能的芯片，國內(nèi)也有很多廠商正在朝著這個目標(biāo)前進(jìn)。對他們來說，如果國內(nèi)有信得過的制造工藝合作伙伴，他們必然會將其列為合作首選。但這也同樣需要時間。

第三，三星和臺積電這些領(lǐng)先廠商已經(jīng)又往前走了一大步，國內(nèi)廠商要想獲得與他們同臺競技的機(jī)會，就更需要加快步伐。

最新消息顯示，臺積電的5nm工藝已經(jīng)達(dá)到了50%的良率，公司也計劃在Q2推動這個工藝的量產(chǎn)。三星方面則在GAAFET上取得了突破，并計劃在未來十年投入上千億美元去與臺積電爭奪晶圓代工龍頭的位置。這些領(lǐng)導(dǎo)廠商在先進(jìn)工藝制程、EUV光刻機(jī)、未來先進(jìn)材料方面也有研究，也是他們的核心競爭力所在，也值得國內(nèi)廠商所學(xué)習(xí)的。

但對于這兩家本土廠商來說，未來在工藝發(fā)展路線上，是每個節(jié)點(diǎn)都去研發(fā)，或者根據(jù)需要跳過某些節(jié)點(diǎn)，而躍進(jìn)到某個新階段，這也是一個需要思考的問題，讓我們期待他們下一個十年。