14nm规模化量产！中芯国际能否撑起「中国芯」？

村里我最穷

最新消息称，集成电路领域14nm先进工艺规模实现量产，90nm光刻机、5nm刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等实现突破。
独立技术分析师项立刚周三告诉《环球时报》，这标志着中国公司大规模生产14纳米芯片的能力首次得到官方认可。
这是对美国扩大封锁对中国的高端芯片出口的有力回应，将进一步加速中国在核心技术方面的突破。
最近，美国刚刚扩大了对美国向中国运送用于AI和芯片制造工具的半导体的出口管控范围。
美国商务部已向包括KLA公司、Lam Research公司和Applied Materials公司在内的公司发出通知，除非获得商务部的许可，否则禁止向生产14nm以下工艺的先进半导体的中国工厂出口芯片制造设备。
战略问题独立研究员Chen Jia表示，虽然10纳米通常被作为先进工艺的「基准线」，但对中国来说，14纳米以上的成熟工艺可以满足中国市场的大部分需求，项立刚说。
陈佳说，在上海实现14nm芯片的量产，将大大有助于新能源汽车、智慧城市、智能制造和物联网等领域的发展，有助于中国巩固其作为世界顶级制造工厂的优势。
N+1技术
中芯国际的「N+1」制造技术是该公司继14纳米和12纳米制造工艺之后的又一重要节点。
据中芯国际称，与14纳米节点相比，其N+1技术可在相同的时钟频率和复杂度下，将性能提高20%。或在相同的性能和复杂度下，将功率降低57%。
此外，该技术有可能将现有芯片晶体管密度提高2.7倍。
按照业界标准，新制程带来的芯片性能提升应该达到35%，但如果乐观点说，中芯已经超越联电、格芯，成为仅次于台积电、三星的晶圆代工厂。中芯N+1工艺可以看成是「伪7nm」。



虽然中芯国际的N+1技术带来的可扩展性和功耗改进是显著的，可以与格罗方德的12LP+，三星的8LPP，甚至台积电的N7（7纳米，非EUV）相比，但其性能上的提升相对并没那么明显。
因此，中芯国际自己将N+1主要定位为低功耗、低成本设备。
早在2020年8月，中芯国际就表示其N+1技术方案已经 「完成了客户产品验证」。
由于政策原因，中芯国际还没有收到在2018年从ASML购买的TwinScan NXE极紫外（EUV）扫描仪，目前其N+1技术没有使用EUV，这与与三星和台积电的领先工艺不同。



纯粹依靠DUV光刻技术，大大降低了中芯国际在性能和可扩展性方面推进其节点的能力，因此它将无法在短期内与前沿领域的市场领导者竞争。
目前，这对中芯国际来说不是一个重大问题，因为成熟技术（40/45纳米和更厚的技术）在2020年第二季度占其晶圆收入的90.9%。
同时，28纳米和14纳米仅占该公司第二季度晶圆收入的9.1%，前者被认为比后者更受欢迎。但中国公司需要基于FinFET的先进工艺技术，其中许多公司更愿意与本地供应商合作。
中芯国际5nm？
作为国内顶尖的晶圆代工厂，中芯国际工艺制程的发展备受关注。
2019年，中芯国际在14nm制程工艺量产之后，就开始了其后续两代的先进制程研发。
内部代号分别为「N＋1」和「N＋2」，但并未给出对应的工艺节点。
环球时报称，随着上海14nm芯片产业集群的建成，7nm和5nm更先进工艺项目将加速推进。
这是否透露出「N＋2」代表着更先进的5nm工艺节点？



自2020年底被列入美国实体清单以来，中芯国际在有关其业绩的公告上一直保持低调。
该公司仅表示将专注于开发更先进的芯片封装技术以实现异构集成，并弥补无法采购亚10纳米技术所需的设备。
中芯国际在2020年简要提到了其N+2技术。虽然这是其14nm节点的又一个演进，但国内专家似乎将其标记为「5nm」节点。
目前，中芯国际已经在 N+2 节点上研究两年多，可以期待的是这一制造过程可能会在2023年取得成果。
能否撑起「中国芯」
目前来看，10nm以下工艺的玩家，只剩下台积电、三星和英特尔了。
2018年，联电、Global Foundries在达到14nm/12nm工艺节点后，纷纷宣布退出更高制程的探索。
在追求更先进芯片制程的第二梯队中，代表着我国自主研发集成电路制造技术先进水平的中芯国际还没有放弃。



回看中芯国际2021年财报，其全年销售收入为54.431亿美元，同比增长39.3%。超过了市场预期。
年度报告中，成熟工艺（28nm以下）仍然是中芯国际的主要营收来源，但先进制程占比也在逐渐增加。
这其中先进制程FinFET/28nm或许就包括未分开的数据，让业界对其14nm、28nm产能营收增加了神秘感。



据TrendForce的报告，中芯国际的市场份额仅次于台积电、三星、联电和格芯。其中，第四季度台积电独揽52.1%的市场份额高居榜首，而中芯国际仅占比5.2%。



在攻克14nm量产难关后，业界对中芯国际的期待是，何时能够攻克10nm，甚至7nm制程。
而14nm与5nm相比中间相差至少3代，保守估计是5年以上的差距。



一直以来，中芯国际同样在提升自身芯片制程工艺的节点上不断努力。
去年9月，中芯曾发布公告称，将投资88.7亿美元（约572亿人民币）建设中国大陆最大的晶圆代工厂。
建成后，工厂的产能将达到每月10万片12英寸晶圆。
另外，今年8月，中芯国际在最新公告中宣布，拟在天津建设12英寸晶圆代工生产线项目，投资总额为75亿美元。
然而，受制于实体清单的影响，中芯的发展同时面临着巨大的挑战。
2020年底，美商务部将中芯国际及其部分子公司及参股公司列入「实体清单」。根据规定，若想使用美产品和技术需获得美商务部的许可。
在列入实体清单一年后，美国又开始限制中芯国际获得14nm及以下制程的生产工具。再加上国产DUV光刻机迟迟无法交付，中芯还得严重依赖ASML光刻机供货。
除了制裁，「宫里内斗」对其发展也带来了不利的影响。
2021年9月，先是中芯国际董事长周子学辞任，CFO高永岗为代理董事长。
紧接着2个月后，蒋尚义辞任公司副董事长、执行董事及董事会战略委员会成员职务；梁孟松辞任执行董事职务，继续担任公司联合首席执行官。



不仅要去美化，还要应对内部人事变动...
由此来看，中芯国际在探索更先进制程路上仍是任重而道远。