意義很大！"中國芯"再次迎來新突破！國產14nm製程晶片成功量產

眾所周知，「缺芯少魂」一直都是中國科技的短板，但近年來，已經開始有越來越多的科技巨頭紛紛都加入到晶片、作業系統等陣營之中，一起努力改善中國面臨的「缺芯少魂」局面，尤其是在華為、海康威視等國產科技具有紛紛遭遇到了「斷供危機」之後，中國也確確實實要急需補齊這一短板，近日，國內最大的晶片代工巨頭—中芯國際，終於正式對外表示，目前14nm製程工藝的晶片已經正式實現量產，未來還將會持續加大研發投入，以努力躋身於「全球晶圓先進位程工藝代工廠的行列。

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根據中芯國際的官方說法，目前在14nm製程工藝的晶片量產方面，良品率更是高達95%，這意味著已經追平了台積電、三星等晶片代工巨頭的良品率水準，尤其是對於中國半導體行業的發展，更是具有非常重要的里程碑意義。

回顧過去的晶片發展史，從28nm、14nm、10nm、7nm等一系列的晶片製造工藝水準中，我們能夠清楚的看到，晶片製程工藝的具體數字已經還成為了評價一款移動設備性能的最關鍵指標，每一次智慧型手機上所帶來的性能突破，往往都與晶片製程工藝技術水準突破息息相關，二者之間有著非常大的關聯，例如高通在2017年發布的驍龍835處理器，採用了10nm晶片製程工藝，內部集成了高達30億個電晶體，而高通在去年（2018年）年底發布的驍龍855處理器，採用了最新的7nm晶片製程工藝，內部更是集成了高達60億個電晶體，我們從實際對比可以發展，在晶片體積幾乎相等的情況下，驍龍855通過在晶片製程工藝上的優勢，內部電晶體數量更是足足多了一倍多，同時性能方面也更是大漲了55%。

通過這些簡單的對比，我們就能夠發現，晶片製程工藝的發展直接決定了「晶片」的性能水準，但從過往的發展情況來看，從28nm到14nm的晶片製程工藝，更是成為了晶片製造領域的一道分水嶺，目前全球能夠實現14nm製程工藝量產晶片的企業不到10家，其中就包括Intel、三星、台積電、聯電、東芝、海力士、鎂光等等。

毫無疑問，中芯國際實現了14nm晶片的量產，也是成為了全球為數不多的「晶圓先進位程工藝代工廠」，目前中芯國際的已經量產的最先進位程7nm僅相差兩代，產品代差也更是直接縮短了在四年之內，回顧過往「國產晶片」的發展史，中芯國際也是從無到有,從有到優，並且也正在拉近與國際晶片代工巨頭的差距，不斷地在晶片製造工藝水準上尋求突破，更為重要的是，14nm工藝晶片成功量產，意味著中芯國際已經成功打開了「AIoT時代」的大門。

隨著5G時代的到來，萬物互聯的時代也隨即開啟，由於在10nm以及以下的晶片製程工藝，依舊屬於非常尖端，而目前市面上的14nm工藝的晶片，依舊是中堅力量，成為了絕大部分中端晶片的主要選擇，根據相關的統計數據顯示，在2019年上半年，全球半導體市場規模約為2000億美元，而其中更是有高達65%的晶片採用了14nm 製程工藝水準，僅僅只有10%左右的晶片採用了7nm製程工藝，而10nm製程工藝以及12nm製程工藝合計占到了25%左右的市場份額。

種種數據表明，再結合了性能、售價等等方面下，14nm製程工藝依舊是目前全球應用最廣泛，最具有市場價值的晶片製程工藝。

晶片行業是一個高科技技術濃縮的領地，將多種最前沿的高新技術集成到一片小小的矽晶片中，並且還要讓它釋放出巨大的技術能量在，這裡面需要動用到的技術和工藝就非常複雜了。

現在中芯國際成功量產了14nm的晶片製造工藝，這是一個晶片技術上重要勝利。

繼去年8月中芯國際首次宣布14nm晶片研發成功，到如今超預期實現量產，良率高達95%。

這標誌著中芯國際正式趕超台積電南京12寸廠的16nm製程工藝，追平台聯電14nm製程工藝，正式躋身全球晶圓先進位程工藝代工廠的行列，這是中國半導體發展史上的重要里程碑。

14nm意味著什麼？

所謂晶片「nm」的製程數值，指的是每一款晶片中最小的柵極寬度。

在晶片上數十億個電晶體結構中，每個電晶體中電流從 Source（源極）流入 Drain（漏級），而其中的Gate（柵極）相當於閘門，主要負責控制兩端源極和漏級的通斷。

而柵極寬度決定了電流通過時的損耗，柵極越窄、功耗越低，性能越高。

晶片製程工藝的具體數值，是評價移動設備性能的關鍵指標。

每一款旗艦手機的發布，通常都與晶片性能的突破息息相關。

以高通在2018年年底發布的驍龍855晶片為例，它採用的是7nm製程工藝，集成超過60億個電晶體，比高通在2017年第一季度推出的驍龍835（10nm製程工藝）上的30億個電晶體數多了1倍，性能大漲了55%，而晶片體積幾乎未變，比直徑約1.9厘米的一美分硬幣還小。

高通驍龍820、835、855與一美分硬幣對比

目前，許多廠商的主流旗艦機型如三星S10、OPPO Reno和小米9等等都應用了該款晶片。

對於晶片廠商而言，縮減製程數值是它們不遺餘力去實現的目標。

但是，當柵極寬度逼近20nm時，就會遇到新的技術瓶頸，導致研發難度和成本急劇上升：由於柵極過窄，對電流控制能力急劇下降，二氧化矽絕緣層會變得更薄，容易導致電流泄漏。

因此，就需要光刻設備、絕緣材料、晶片柵極改制、FinFET 3D等新技術新工藝以突破技術壁壘。

從製程工藝的發展情況來看，從28nm到14nm是一道分水嶺，隨著摩爾定律逐步失效，製作更先進位程的晶片需要更長周期，業界至此也開始兩極分化為具備先進位程或是傳統製程的不同技術能力。

全球六大IC晶圓廠製程演進表

在全球半導體業中，能實現14nm工藝節點的企業不到10家，包括英特爾、三星、台積電、格羅方得、聯電、東芝、海力士、美光等。

中芯國際14nm晶片實現量產，獲得的是成為全球晶圓先進位程工藝代工廠的入場券。

至此，「中國芯」距離當前已經量產的最先進位程7nm僅相差兩代，產品差距縮小到四年之內。

四年實現技術飛躍

作為中國大陸規模最大的集成電路晶片製造企業，中芯國際在2015年成功量產了28nm製程工藝晶片，並在短短四年實現了從28nm到14nm的飛躍，而台聯電為此耗費了整整5年。

技術快速疊代，與中芯國際的高投入密切相關。

2018年，中芯國際向荷蘭ASML訂購了一套EUV設備（極紫外線光刻機），據傳是當時最昂貴和最先進的晶片生產工具，價值高達1.2億美元，2019年初，這一設備已經如期交付。

據ASML介紹，這台價值1.2億美元的設備，能夠支持精細到5nm工藝節點的批量生產，擁有每小時155片的300mm尺寸晶圓雕刻能力。

這為中芯國際成功實現14nm量產提供了關鍵設備支撐。

在頂尖光刻設備的加持之下，可以想見，中芯國際距離12nm、10nm甚至7nm的時代也不會太遙遠。

另一個讓中芯國際實現四年快速技術跨越的關鍵，在於「靈魂人物」新任聯席CEO梁孟松。

梁孟松曾經帶領台積電和三星分別突破了28nm以及14nm大關。

在台積電的17年中，梁孟松為台積電創造了500項專利，對於台積電每一世代製程項目，梁孟松都是作為參與者或者負責人。

2011年，梁孟松以研發部總經理、圓晶代工副總的身份加入了三星半導體。

在他加入三星之後，三星在2015年早於台積電達成了14nm技術成就，並藉此獲得了代工蘋果A9晶片的訂單。

2017年，梁孟松辭去了在三星的一切職務加入了中芯國際，他迅速帶領中芯國際在2019年初成功量產了第一顆14nm「中國芯」，如今實現了超過95%的良率，進展速度超過預期。

除了14nm晶片之外，中芯國際12nm也已經進入客戶導入階段，如果進度順利，預計年底會有幾家客戶進行流片，新一代的FinFET的生產線也在推進之中。

AIoT時代最具價值的製程

據報導，中芯國際14nm晶片目前已有超過10個流片客戶，其中有車用晶片客戶流片，並通過了車用標準Grade 1的測試門檻，眾所周知，車用市場對晶片品質門檻要求最高。

對於全球大型晶片製造廠商而言，28nm晶片技術已經非常成熟，產能顯得有些過剩。

而在另一端，10nm以下製程技術則非常尖端，行業玩家只剩下金字塔尖的台積電、三星和英特爾。

而居於兩者中間位置的14nm顯然成為了中堅力量，成為絕大多數中高端晶片的主要製程。

有數據統計，在2019年上半年，整個半導體銷售市場規模約為2000億美元，其中65%晶片採用14nm製程工藝，僅10%左右的晶片採用7nm，25%左右採用10nm和12nm，14nm可以說是當下應用最廣泛、最具市場價值的製程工藝。

隨著5G和AIoT時代的到來，特別是在智慧城市、自動駕駛、安防物聯網等領域各項產品日趨豐富，晶片也逐漸專注於針對特殊場景的優化，專用晶片即將迎來「百花齊放」的物種大爆發時代，廣泛的AIoT場景，將讓14nm製程的晶片擁有龐大的市場空間。

目前，國內已經有超過20家企業投入AI晶片的研發中來。

而中芯國際對於關鍵製程的把控，意味著國內晶片設計企業和AI公司在應用14nm晶片產品方面獲得更多的自主能力。

相信在這樣的發展速度之下，我們的自主晶片工藝技術在未來幾年會取得更大的突破，晶片製造的工藝也應該不在話下。

從而實現真正完全的「中國智造」。

寫在最後：隨著5G以及萬物互聯時代的到來，相信14nm製程工藝的晶片在未來，還將會擁有更大市場，這對於中芯國際而言，也是一次絕佳的發展機遇，意味著未來將會有越來越多的國產晶片誕生，而這些「國產晶片」是真正完全的「中國製造」。