不惧欧美最新“堵截”手段, 国产芯片创佳绩, 中国正努力杀出重围

特友自然2024-07-12 10:17:54  102

近几日,欧美日韩对于中国的芯片产生了新的担忧,他们发现在经过几年的打击之后,中国的芯片占据的市场反而不断地扩大,虽然我们在7nm以上的芯片还有难度,难以保证良率,不大利于量产。但是我们在12-16nm的中端芯片方面,由于我们的产品有更高的性价比,正在占据越来越大的市场份额,已经高到让欧美日眼红,他们正在酝酿新的“竞争”手段。

据路透社报道,在7月6日的时候,欧盟表示要在9月份展开针对芯片工业消费和芯片行业的调查,目的是针对我们的中端芯片。因为从数据来看,我们的中端芯片已经到了欧美无法忽视甚至有点眼红的地步,欧美也有大量的中端芯片从中国购入,因为我们的芯片的性价比很高,在一些需要不是很高端芯片的行业比如汽车工业、再生能源等行业,中国造的芯片市场占比在增加:

根据我们工信部的消息,今年1-5月,我们的集成电路产量迅速增长,总产量1703亿块,相较于往年提升了3.27%,而在出口方面也是保持了较高的增长速度,海关的数据显示,我们出口的集成电路数量达到了1139亿块,同期相比增长了10.5%。在全球方面来看,美国半导体协会称,1- 5 月全球半导体行业销售额因为汽车等行业的需求而飙升,上升幅度达到了,19.3% ,与去年同期相比,美洲销售额增加了43.6%、中国有24.2%的增长,其他地区增长较少,只有13.8%,日本和欧洲分别下降了-5.8%、-9.6%。

随着我们在汽车产业链中占据的角色越来越重要,传统芯片(欧洲和美国看法不大一样,欧洲这里指的是28nm甚至是制程更老的芯片,而美国则想要限制14-16nm的芯片)的销售有所增加。 ASML 的首席执行官接受德国《商报》的采访,他指出“就算是德国的传统汽车制造商,也需要大量购买中国制造的传统芯片”,“全球对传统芯片的需求正在急剧上升,但西方芯片制造商对该领域的投资不够”,欧洲的传统芯片需求,由自己生产的不到一半。

TrendForce集邦咨询的分析数据显示,到2027年的时候,全世界传统芯片市场的31%-39%的份额都将由中国制造。而美国的雷蒙多之前还夸大中国在传统芯片领域的成就,她说中国的传统芯片未来几年可能将增长到占比60%。因此她也到处游说,想要联合欧洲、日本等,一同来限制我们传统芯片领域的增长。

所以欧洲、美国甚至是日本都想要堵截中国的传统芯片,但是因为它们在芯片领域相对更加发达,而传统芯片的利润比较低,所以他们在传统芯片领域的投入并不大,主要集中在高端芯片方面,而且由于可能有环境问题,欧洲想要通过增加投资刺激传统芯片厂商建设工厂的方式可能行不通,因为比性价比,中国在这方面确实是别人没得比的。于是他们就想到另一招,屡见不鲜地:提升关税。

美国想要联合日本,进一步对中国芯片生产设备、原材料进行限制,美国主要是像限制14-16nm芯片的制造设备,而日本在光刻胶等方面,保持着领先。我们的芯片生产企业很多都是购买的国外的设备或部分原材料,而事实上这几年,由于美国收紧芯片制造设备之后,我们原先下的一些订单,也面临着交货难的问题,可能会被国外的海关因为各种借口堵截。

我们在美国进一步收紧之前,购买了不少的设备,这也是这几年产量逐步上升的原因之一。大型的芯片工厂建设周期比较长,设备管线布置复杂,工序又多,需要大量的调试测试,才能逐渐提高良率,提高产品的质量。我们依靠之前的设备还可以应对几年,为促进我们芯片行业的继续发展,我们也搞了芯片基金,用于防范欧美的各种限制手段。

当然,最重要的是要能够自主设计和制造设备。这方面,我们的路还有很长,但是随着研发投入的增加,好消息也越来越多。据消息报道,我们现在已经可以造7nm甚至是5nm的芯片,这代表着我们目前已经触及到高端芯片领域了,虽然没有搞定最高端的光刻机,但是至少代表着希望。购买西方的芯片不是不可以,问题是受限于人,等他们突然不给供应,一个大厂可能会瞬间被打趴在地上。

中国在芯片领域的进展:突破与挑战

光刻机是半导体制造的核心设备之一,其技术水平直接决定了芯片的制程能力,目前世界上最先进的光刻机技术已经可以生产3纳米甚至更小的制程。截至目前,中国在光刻机技术方面取得了一些重要突破,虽然与荷兰的ASML等全球顶尖光刻机制造商还有一定差距,但已经成功研制出具有自主知识产权的光刻机设备。

中国在较早时期已经掌握了90纳米光刻机的制造技术,并实现了量产,为我们的半导体产业奠定了基础;2023年11月的时候,上海张江(集团发文称:“作为国内唯—一家掌握光刻机技术的企业,上海微电子已成功研制出28nm光刻机。”这代表我们在28纳米光刻机技术上取得了显著进展,在14纳米光刻机的研发方面,也有了一些突破,中芯国际(SIMC)能稳定生产14纳米的芯片,虽然距离7纳米还有一定距离。

在有关是技术中,我们也通过一些取巧的办法,获得更高端或者更强大的芯片,我们搞了扇出型封装,通过将芯片与封装基板直接连接,提高了芯片的性能和散热能力;三维堆叠封装技术,通过将多个芯片垂直堆叠,实现更高的集成度和性能;还有系统级封装,将多个功能模块集成到一个封装内,提高了系统的整体性能。

最近传言,我们通过某些办法实现了5nm芯片的批量制造,那就是浸润式DUV(Deep Ultraviolet)光刻机加多重曝光技术,浸润式DUV光刻机通过在曝光过程中在光刻胶和透镜之间引入液体(水),结合多重曝光技术,使得生产5nm节点的芯片成为可能,通过对同一晶圆进行多次曝光,每次曝光使用不同的掩模图形,从而获得更高的分辨率和更复杂的图案,能够克服单次曝光的物理极限,通过组合多个图案实现更小的特征尺寸。

在不计代价的情况下,理论上浸润式DUV光刻机加多重曝光技术甚至可以做到3nm。然而,随着节点的缩小,工艺的复杂性和成本都会显著增加,因此3nm的生产在经济性上可能并不如使用EUV(Extreme Ultraviolet)光刻技术来得合适。虽然EUV光刻技术在生产更小节点芯片时具有更高的效率和成本效益,但在特定条件下,浸润式DUV加多重曝光依然是可行且有效的替代方案。

我们的努力也不仅仅是通过这种取巧的办法,我们也在逐渐改进自己的晶圆生产工艺、光刻胶、工艺气体、清洗液、显影液等等。可以说芯片制造是一个集成度非常高的行业,需要很多个子行业或者工业部门一同协作,才能打造出一个芯片制造产业链。如果把整个产业链全部打通,我们的芯片将无人可挡。目前只完成了一部分,已经做到部分制程(相对比较老的制程)的完全自主,对工艺的需求不是特别高。

470 亿美元芯片基金,应对欧美限制

为了应对欧美可能的进一步收紧,我们在5月的时候就提出了一个价值470亿美元的芯片基金,目的就是希望通过国家投资或者资助,提升大厂或者私企对整个芯片产业链进行全方位的突围。基金将用于支持半导体材料、设备、工艺和设计的基础研究与技术开发,以提升自主创新能力,并且要投入教育和培训项目,培养半导体专业人才,解决技术人才短缺。

也将投资于先进的芯片制造设备,减少对国外设备的依赖,扩建和升级现有的芯片制造生产线,以满足日益增长的市场需求。同时支持电子设计自动化(EDA)软件的研发和使用,提升芯片设计效率和能力,建设和扩充我们自己的半导体知识产权库,增强芯片设计的自主性和创新性。最后也会促进供应链的整合,促进中小企业发展,增强行业整体竞争力。

目前,前两期基金的投资已经显著提高了中国在半导体领域的自主研发和生产能力,长江存储和中芯国际等企业得到了大力支持,取得了显著的技术进步和市场份额提升。而第三期基金的规模更大,旨在进一步加速中国半导体产业的发展,尤其是在应对美国专利等技术限制的背景下,提升中国在全球半导体产业链中的地位。

高端芯片的市场主要是欧美和中国,我们的芯片受欧美限制,欧美自身的市场也会受到影响,他们其实是采取了一种伤敌一千自损八百的情况,因此他们可能想要以传统芯片来弥补高端芯片市场的损失,但是传统芯片利润低,西方投资较少,他们重回传统芯片也没有什么好处。而硅晶体芯片,可能已经快发展到头了,在更新的芯片理论方面,中国和欧美基本还在同一水平,反正理论上有数种可以突破现有芯片限制的材料等,但是还难以做到量产。

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