傍晚时,中芯国际头顶一圈光晕,这似乎是个吉兆

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1、先进制程的造芯工艺卡着中国公司的脖子,中芯国际作为国内唯一能够供给14纳米制程的晶圆代工企业,成为“最强备胎”,目前华为已有产品芯片转由中芯国际代工。

2、《IT时报》记者实地访问上海中芯国际,14nm芯片火热量产,7nm工艺研发多时,但碍于高端光刻机缺位,研发进展滞缓。但就像中芯国际头顶的光晕,二期产线火热建设,此次事件被以为是中芯国际“转正”的最好机会。

1999年,农田遍布的张江迎来一批特别的访问者,时任上海市长徐匡迪带着一群人来到这里考核,其中就有后来被称为“中国半导体教父”的张汝京。

尽管当时的张江阡陌纵横,但在张汝京眼里,这里是发展中国半导体事业的绝佳实验场,“世界芯片制作业的下一个中心将在上海。”

2000年,张汝京作为开创人的中芯国际落地张江,随后来自芯片行业的高低游企业集聚于此,包含芯片设计、光掩膜制作、封装测试、装备供给、气体供给等企业,中国的半导体产业真正在这片土地生根。

20年后,张江已成为中国的“硅谷” ;20年后,造芯却成为中国的心事,先进制程的制作工艺更成为遏制中国公司发展的卡脖子技巧。

图源/中芯国际官网

5月15日,美国商务部下属负责出口管制的产业安全局(BIS)宣布通知,称在美国境外为华为生产芯片的企业,只要应用了美国半导体生产装备,就须要申请允许证。这意味着,华为很可能不能再通过台积电量产自家海思设计的高阶芯片,而台积电是全球晶圆代工的顶尖企业,可以生产7nm(纳米),甚至5nm的高端芯片。

危机之下,中芯国际作为国内唯一能够供给14纳米制程的晶圆代工企业,成为“最强备胎”,目前华为已有产品芯片转由中芯国际代工。

近日,《IT时报》记者实地探访上海中芯国际,发明中芯南方厂区在火热量产14nm芯片的同时,也在抓紧建设二期产线;7nm工艺已研发多时,只是由于高端光刻机的缺位,研发进展不是很快。

01

“你看,这里一片火热”

和20年前相比,张江的变更翻天覆地,已从一个乡村小镇进阶为一座现代科学城:不仅交通发达,而且商业繁华,充斥着生涯气味,这点与那些只有工厂、生涯配套设施缺乏的高新开发区很不一样。

5月19日,《IT时报》记者来到中芯国际,它同华虹宏力、日月光等“邻居”已协调地融入到这座科学城中。目前,中芯国际已经开端量产14nm芯片,并拿到一笔来自华为海思14nm手机芯片的订单。

在14nm产线上工作的周豪(化名)告知记者:“最近加班比拟多,已经向客户供给了8万多批货了;产线上也在招人,比如普工、助理工程师。”由于晶圆厂主动化水平较高,周豪的工作简略且枯燥,只要把晶圆放置到装备上,其他的事交给装备即可。作为普工,他的底薪为3300元,算上加班费,每个月能挣七八千元。58同城上,一条中芯国际招聘信息显示普工月工资在5500~7500元。

相比产线上普工的工作,宋杰(化名)的工作显得高等些。在试验室工作的他,每天要做的是依据研发人员发来的Case做试验。“14nm产线设在中芯南方,去年下半年建成,今年开端量产;7~8nm的研发,也已经开展很久了。”宋杰说。

据懂得,中芯南方由中芯国际、国度“大基金”(国度集成电路产业投资基金)以及上海市“处所基金”(上海市集成电路产业投资基金)以合资的方法成立,为一座12英寸晶圆厂,能满足14nm及以下先进技巧节点的研发和量产打算,14nm技巧也可用于主流移动平台、汽车、物联网及云盘算。

宋杰还表现,受限于装备,中芯国际7~8nm的研发进展不是很快,做出来的成品没那么快,也没那么好,“同样一道工序,台积电只要一步就能完成,我们可能须要三四步”。高端光刻机的缺失,是其中最要害的问题,“除了光刻机,别的装备都能解决。”

早在3月,中芯国际对外颁布已从荷兰ASML公司购入了相干光刻机装备,但并非是最新的EUV极紫外光刻机。

5月15日,国度集成电路基金二期和上海集成电路基金二期将分辨向中芯南方注资15亿美元和7.5亿美元(合计约合160亿元国民币)。

这个新闻的释放,把刚从疫情暗影里走出来的中芯南方装备供给商的热忱重新点燃。一位冷却装备供给商很看好与中芯南方的合作,他们已和中芯南方签约了几千万元的生意。

“你看,这么多的工人、这么多的装备,一片火热!国度很器重芯片行业,中芯南方效益会越来越好!”他看着正在修建的中芯南方二期产线,语气间吐露出高兴之色。

据懂得,在中芯国际上海厂区保存地块上,中芯南方将建设两条月产能均为3.5万片芯片的集成电路生产线(即SN1和SN2),生产技巧程度以12英寸14纳米为主。记者从员工、驻厂装备商等多个信源获悉,中芯南方已完成一期建设,目前正在建设二期。

在中芯国际官网上,记者注意到,从今年年初到现在,中芯国际释放出的职位显明多于去年同期,特殊是5月以来,增添了对生产运营类和业务支撑类两种岗位的需求,大部分都接收应届生,比如生产线主管、装备工程师、工艺工程师、良率晋升工程师、仓库管理员、助理工程师等。这或许是中芯南方14纳米新厂生产火热的一个注脚。

02

华为的“危” 中芯国际的“机”

去年5月,华为被美国商务部列入“实体清单”,谷歌、伟创力、YouTube等美国本土公司对华为按下了暂停键,为此,华为通过“自研+去美化”的方法,开启多种自救模式。

经过一年时光的调剂,华为在“自研+去美化”上步步为营:先是在谷歌服务停供前推出自研的操作体系鸿蒙,其后在5G基站上不再应用美国零部件,再在Mate30、P40等高端机型上下降美国零部件含量,P40系列更是首次搭载HMS以替代谷歌GMS。

相比之下,新一轮的限制将是华为真正的至暗时刻。

和芯片设计不同,芯片生产的高投入不可能完整被一家公司所笼罩,就目前而言,大多数芯片制作商依附于KLA、LAM和AMAT等美国企业生产的装备。

中芯国际3月披露的公告显示,其采购了美国公司LAM和AMAT的装备,且采购金额较大。除了中芯国际,包含台积电在内的全球众多晶圆代工厂都是这两家厂商的客户,他们在沉积、刻蚀、离子注入、CMP、匀胶显影等范畴技巧领先,尤其先进制程装备,基础没有厂商可以替代这两家企业。

世纪证券一份研报显示,在半导体装备与资料方面,要害技巧被欧美日垄断,LAM和AMAT这两家美国公司暂停供货影响明显,其中AMAT的产品几乎包含除光刻机之外的全体半导体前端装备。而荷兰的ASML是高端光刻机的全球第一,国内企业与其研发投入与技巧实力差距甚远。

目前华为芯片制作重要依附于台积电,美国限制升级,被解读为有可能迫使台积电对华为断供,导致华为无芯片可用。

尽管这种猜测还可能有多种变数,但华为已经启动B打算。

此前有媒体称,华为从去年下半年开端向中芯国际派驻工程师,辅助中芯国际解决其芯片生产进程中的技巧问题。近期,华为已将中芯国际14nm工艺代工的麒麟710A芯片利用在光荣Play 4T手机上。

中芯国际则被以为迎来最好机会。160亿元的大基金二期加码重要面向中芯国际14纳米及以下先进制程研发和产能,目前14纳米产能已达6000片/月,目的产能为每月3.5万片。而中芯国际最新宣布的2020年一季报显示,一季度营收9.05亿美元,同比增加35.3%,环比增加7.8%。此外,中芯国际决议将2020年资本开支从32亿美元上调至43亿美元,增添的资本开支重要用于对上海300mm晶圆厂以及成熟工艺生产线的投资。

03

“转正”的等待

然而,无论对华为还是中芯国际而言,依然有跨不过去的门槛。

与台积电相比,中芯国际的工艺相对落伍。现阶段中芯国际的工艺还停留在14nm,这是台积电4年前的技巧,而台积电7nm工艺已大范畴普及,几乎是如今各品牌5G旗舰手机和主流芯片的标配。依据计划,台积电今年开端量产5nm,2022年开端3nm的范围量产,甚至已计划好2nm。

图源/台积电官网

据懂得,此次美国限制升级前,华为海思已加速将芯片产品转至台积电的7nm和5nm,只将14nm产品疏散到中芯国际投片。但如果120天之后,无法应用台积电的5nm工艺,华为的5G旗舰手机可能要面对工艺制程的竞争压力。

最新新闻是,5月21日,台积电拿下了苹果5nm处置器的全体订单,下半年苹果的多款5G版iPhone处置器将采取5nm工艺,而华为此前宣布的14nm制程的光荣Play 4T手机只是千元出头的中低端手机。

产能也有较大差距。中芯国际目前14nm月产能仅2000 ~3000片,预计到年底扩展到1.5万片,但这无法满足华为的胃口。台积电2019年财报显示,华为为其一年贡献了近350亿新台币的营收。

更何况,中芯国际下一代制程何时能投产,才是“最强备胎”能否转正的要害。

今年2月举办的2019年四季度财报会议上,中芯国际联席CEO梁孟松首次公开了中芯国际N+1、N+2代FinFET工艺情形。相比于14nm,N+1工艺性能晋升20%、功耗下降57%、逻辑面积缩小63%、SoC面积缩小55%,这意味着除了性能,N+1其他指标均与7nm工艺类似,之后的N+2工艺性能和成本都更高一些。梁孟松表现,在当前的环境下,N+1、N+2代工艺都不会应用EUV工艺,等到装备就绪之后,N+2之后的工艺才会转向EUV光刻工艺。事实上,台积电也是在第三代7nm工艺才开端引入EUV。

对此,电子创新网CEO张国斌表现:“制程越小,工艺越高等,IC里的线宽越小,就须要更高等的光刻机;尽管EUV技巧对7nm制程不是必须的,但EUV技巧的注入能进步良品率,后果好。”


2019财报会议上,中芯国际表现N+1工艺的研发过程稳固,已进入客户导入及产品认证阶段。之前该公司表现去年底试产了N+1工艺,今年底会有限量产N+1工艺。

14nm量产后,N+1、N+2研发项目更加值得等待。张国斌:“只要中芯国际的N+1、N+2工艺能做出产品来,就能取代台积电为海思代工7nm芯片。”

中芯国际真正的考验将是7nm以下。

多位采访对象表现,7nm以下的制程少不了EUV技巧,公开材料显示,台积电和三星的5nm芯片均采取了EUV技巧。对此,中芯国际还未公开过是否有替代技巧计划。