中芯国际14nm已投入量产 浅谈不同制程芯片的设计制造成本

目前大陆能够量产的最先进制程的芯片是14nm。

2019年第四季度，中芯国际就表示14nm已投入量产。2021年时传出消息，中芯国际14nm的良率达到95%，已经追平台积电。（目前7nm也已小规模投产）

2020年，华虹宣布工艺达到14nm，不过当时的良率并不高。至于现在良率具体提升到了多少，还并没有确切的消息。

就目前情况来看，14nm代表了中国大陆目前自主研发集成电路的最先进水平。

晶圆厂商都追求先进制程？

按照常理来说，当某一制程的良率趋于稳定的时候，晶圆厂商就会根据摩尔定律继续发展，追求更先进的工艺制程。

纳米数字越小，说明晶体管密度越大，芯片性能就越强。芯片制程的缩小也代表了半导体企业技术与工艺进步的主流方向。

中芯和华虹正是因为国内芯片设计企业的刚性需求，而不断攻克更先进的工艺制程。

当然，也有因为资金和市场等原因宣布退出先进制程竞争的公司，比如格罗方德和台联电。2018年8月，台联电宣布停止12nm以下先进工艺研发，看重投资回报率，而不再拼技术的先进性；同月，格罗方德也宣布无限期地暂停 7nm LP 工艺的开发。

现如今，全球已经形成了台积电、三星、英特尔三足鼎立的局势。前者5nm的良率已经能够达到80%，后两者7nm的良率相对还较低（50-60%左右）。

研发芯片需要多少钱？

缩小芯片制程是需要“钞能力”的。芯片制程越小，需要的投资成本就越大。

以14nm制程芯片为例，研发设计一款14nm的芯片需投入超过1亿美元，投资建设一条月产量5万晶圆片的生产线需要100亿美元左右。

攻克芯片技术除了企业投入和工程师们的智慧之外，还需要政策和资本资金的支持。  

制程并非越先进越好?

在IC领域，28nm被视作是集成电路制造产能中划分中低端与中高端的分界线。

“芯片制程越先进就越好”只适用于特定的芯片种类和领域，比如对功耗要求非常高的CPU、GPU、AI芯片。

而一般工业级的芯片使用28nm及以上的制程就足矣，比如电视、空调、汽车、高铁、火箭、卫星、工业机器人、电梯、医疗设备、智能手环、无人机等等。相比5nm、7nm这种先进工艺制程的芯片，其实28nm芯片才是主流。

国内目前能够量产28nm的晶圆厂商有中芯国际、华虹半导体、上海华力微、合肥长鑫等。

自主研发&产业链国产化

如果指自主研发，那就是前文中提到的——14nm良率稳定，7nm已投产。

如果是说全产业链都实现国产化，我们还有很长很长的路要走。

实现国产化，现在圈内比较公开的信息是90nm。也有业内人士透露，如果是纯国产的生产设备，能生产28nm的设备已经在调试了，良率也正在慢慢爬升，目前还在联调阶段。

无论是成熟工艺、先进工艺还是特色工艺，我们都正在一步一步缩小我们与国际先进水平在技术和投入上的差距。

目前全球范围内几乎没有哪个国家能绕过他国的技术、设备、材料供应，去制造100%本国产的芯片。

就以光刻机为例，纵然是技术强大如美国，也不能独立制造出光刻机。他们也需要从德国、日本、瑞典等国的手中购买镜头、光学器材、轴承等材料。

很多朋友希望我们能够从IC产业链的各个环节都实现替代，从而造出100%国产化的芯片，目前看显然是不太现实的。

但我们面对的不仅仅是一项两项技术管制，而是美国的长臂管辖。十年饮冰，难凉热血。短期看即使是不现实，也唯有咬定青山不放松！

编辑：黄飞