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中芯国际与台积电、三星(造芯)的差距只差一台“光刻机”吗?

作者:机械网
文章来源:本站

  很显然中芯国际和台积电不仅仅是差一台光刻机!

  1、先来看看中芯国际当前的制程

  我们先来看看中芯当前芯片工艺制程的情况吧!

  中芯国际14nm工艺2021年Q4已经量产了,前期产能每月3000片左右,2021年将开始产能爬坡,年底将会实现每月15000片。现阶段已经在为华为代工14nm制程的芯片,比如这2天传言的麒麟710A。

  中芯12nm的制程在2021年已经实现的客户导入阶段,同时N+1制程也已经进入客户导入验证阶段,预计2021年将实现量产。从现有业内的预估来看,N+1制程也就是7nm工艺,但并非是高端的7nm工艺,助于低功耗版的工艺。同时中芯也已在研制N+2制程,从公布的性能参数来看就是7nm的高性能版。

  用简单的话语来说,中芯国际目前量产制程为14nm,已经研发出了N+1的7nm低端工艺,同时高性能7nm工艺在研制中。

  2、再来看看台积电和三星的情况

  这两家的工艺制程我觉得没必要多说什么,7nm EUV早在2年前就已经量产,5nm制程台积电今年Q2也开始要量产,不过因为疫情关系或有延缓,同时在2021年已经在研发2nm制程,预计2024年能量产。

  其实对于代工厂商来说,芯片制程的领先只是其次,更重要的是客户。现阶段全球手机厂商都将芯片代工交给台积电和三星,苹果、华为、高通、AMD、联发科等等,这两家在全球市场中排名第一和第二,两者加起来占了全球近6成的市场份额。

  3、中芯和台积电、三星的差距甚大

  从芯片制程上来说,中芯这2年的进步的确很大,短短几年时间已经达到了7nm制程,明年就能量产,和头部的台积电、三星的差距进一步缩小到3~4年。但是对中芯来说还有更现实的问题,就是如何获取客户,没有大量的订单就无法大规模量产降低成本,更无法获得更多的发展资金。

  科技企业最大的特点就是大者恒大,头部企业能吃掉大部分的市场份额,只留下一点点残渣给后进的企业。未来的中芯即便能在技术层面追赶上台积电和三星,但想要抢更多的市场份额并非易事,对先进制程有需求的其实就这么几家大客户,后来者很难去撬开现有的市场,即便如三星在代工领域也干不过台积电。

  Lscssh科技官观点:

  综合来说,中芯现阶段对高端光刻机的需求其实并不急迫,其现在更需要解决的是现有工艺的量产以及挖掘更多的客户。至于光刻机显然也是需要的,等到N+2工艺时就必须上7nm EUV 光刻机了,否则单靠DUV光刻机的多重曝光效率非常底下,根本无法达到有效的良品率和产能需求。

  谢邀,你问出这个问题,我想你心里是有了答案的。

  那我们就不从技术上去讲这件事了,我想说的是地位。

  众所周知,中芯国际2011年7月出现高层大动荡。中芯国际首席执行官(CEO)王宁国递交辞呈,公司首席营销官(CMO)季克非也已请辞。中芯国际那一次的高层动荡,基本是清理了当时台湾的高管,让大陆人取而代之。所以在这之后,中芯代表的基本就是大陆了。中芯国际集成电路制造有限公司是世界领先的集成电路芯片代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业。主要业务是根据客户本身或第三者的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。中芯国际是纯商业性集成电路代工厂,提供 0.35微米到14纳米制程工艺设计和制造服务。2021年5月,中芯国际将根据修订后的1934年《美国证券交易法》,申请将公司的美国存托股(ADS)从纽约证券交易所自愿退市。

  光刻机,只要有钱就能买,中芯国际是在2021年中旬向ASML订购的这台EUV光刻机,价格为1.2亿美元,预计在2021年底交付,2021年正式安装。2021年11月份,有媒体报道,因受到了美国的压力,荷兰政府不批准ASML向中芯国际供货。

  我想这就是中芯差的地方了,台积电和三星是有个好奶妈呀,更是我国还不够强大呀。

  所以值此危急时刻,我们更应该奋起直追,那才是我们该做的事。

  中芯国际与台积电、三星的技术实力差距,当然不是只差一台EUV(极紫外)光刻机。早在2021年,英特尔就向阿斯麦订购了3台EUV光刻机,三星订了6台,台积电则订了10台,结果台积电在制程工艺上还是领先英特尔和三星一代,这就说明EUV光刻机不是制约芯片厂制造技术进步的唯一因素。

  买到先进的光刻机,只是具备了制造出先进芯片的前提,好比土豪买了法拉利,还是需要娴熟的驾驶技术的,这样才能飙过别人。

  中芯国际原创始人张汝京博士是有故事的传奇人物。

  光刻机有一个重要技术指标“最高分辨率”(单位nm),这是指它在硅片上能刻出的最小尺寸的特征线宽,代表着光刻机的潜能。

  芯片的制造工艺流程主要分为前道工艺和后道工艺,光刻机的工作位于前道工艺。前道工艺里,有300到400个子工序,而光刻机占其中的60%左右,处于最复杂最尖端的领域。

  当然,上图只是芯片制造的流程,具体工艺纷繁复杂,晶圆运进芯片制造厂后,从晶圆洗净开始,就正式进入制造程序,整个制造工艺包括数百道工艺,详见下图。

  由于各厂家有不同的工艺,而每一道工艺的细微差别,都会拉开差距。

  原因不难理解,对芯片制造公司来说,采用何种设备,以及具体的工艺流程,可以决定芯片的良率。

  比如掺杂物导入工艺中的离子注入工艺所需的离子注入装置价格很贵,设计、制造、使用都需要高深的物理学工学基础,同时离子注入装置厂商与芯片制造厂还存在知识产权共享问题,换句话说就是芯片制造厂参与了离子注入装置厂商的研发活动,双方的合作有排他性,从而构建出相对于竞争对手的优势。

  16年前中芯国际和台积电爆发的诉讼纠纷,焦点即在于工艺流程。

  差3台?差更多台?

  台积电,世界芯片代工企业的翘楚,拥有世界上最顶尖的芯片加工技术,1987年由张忠谋在台湾创立;三星是个巨无霸,芯片代工只是其众多业务中的一项;中芯国际,中国大陆芯片代工巨头,2000年由张汝京创立于上海。

  这三家公司他们有着共同的商业模式:为芯片设计公司提供芯片生产代加工服务,是该行业领域内的直接竞争着。

  虽然中芯国际以现在的实力,还无法与前两家公司抗衡,但是它有着良好的发展前景,若干年后极有可能会跟台积电和三星展开激烈竞争。

  同一领域实力不同的三家公司,它们之间有差距,也有共性,下面我们就来探讨一下!

  台积电是世界上第一个投产5nm芯片的厂商,3nm将于2021年第一季度试产,2022年上半年量产;三星今年6月份才能完成5nm生产线的建设,今年底或明年初量产;中芯国际去年年底开始了14nm芯片的量产,今年年底有望开始7nm芯片试产。

  从现在量产芯片的制程工艺来看,中芯国际落后台积电两代,落后三星一代。

  去年年底公布的,2021年全球半导体技术发明专利排行榜中三星易5376件排名榜首(其中包含了三星在半导体存储器的研发与生产的相关专利);台积电以2168件专利排名第二;中芯国际631件专利排名28位。

  从专利数量这个维度来对比,中芯国际跟台积电、三星的差距十分巨大。

  2021台积电延续了传统优势,市场份额一骑绝尘,占比超过了50%;三星占据第二名,份额为19%;中芯国际位列第五,份额为5%左右。

  这个数据的对比,中芯国际与两大巨头的差距更为惊人。

  ASML公司制造的光刻机代表了全球最高水平,谁拥有了ASML最新的EUV光刻机,就具备了制造世界上最先进芯片的基础能力。

  台积电和三星同为ASML的股东,在第一时间就获得了EUV光刻机。而中芯国际在已经付完货款的情况下,由于众所周知的原因始终无法获得EUV光刻机,使得在芯片制造设备这一基础条件上就落后于台积电和三星。

  三家公司除了有处在同一行业、同样的商业模式两点共同点外,还因为一个人有了另外一个共同点:现任中芯国际CEO梁孟松先后在这三家公司任职。

  2009年梁孟松因为差别待遇的原因从台积电离职,在韩国一大学任职两年后于2011年加入了三星。因为专利判决的原因,梁孟松无法在三星继续工作,于2021年加入中芯国际并成为该公司CEO。

  梁孟松拥有极高的技术天赋,其参与技术研发的半导体技术专利就有181件,在台积电时期被誉为创始人张忠谋的左右手。加入三星后,以一己之力帮助三星在14nm技术节点上超越了台积电。在加入中芯国际后,仅仅用了300天的时间就让中芯国际从28nm就跨越到了14nm。在没有EUV的条件下,其主导的n+1和n+2工艺在现有光刻机设备条件下,可以让中芯国际制造的芯片达到等同于7nm工艺的性能。

  光刻机是制程芯片的关键设备。中芯国际与台积电、三星(造芯)虽都从事芯片生产代工业务,但三者之间的差距不仅是一台“光刻机”这么简单。

  在制程芯片过程中、工艺节点是一个反映集成电路技术工艺水平最直接的参数。除EUV和DUV采用的紫外光源波长不同造成的区别外,光源的计量控制、透镜曝光的补偿参数等都是提升节点的重要因素。

  一、芯片制程工艺、配套的技术和生产链存有不足。

  中芯国际目前可制程14nm工艺芯片、並正在攻克良率和抓紧研发7nm生产工艺。而台积电已能为苹果A14仿生芯片、海思麒麟9000、高通骁龙875芯片进行5nm制程的量产代工。並已准备3nm工艺芯片投资研发,英特尔将成为其首位3nm芯片的代加工客户。而3nm工艺芯片将在2021年试产、2022年量产、2023年达到月产10万片晶圆的产能,继续拉大与其它代工厂的差距。

  即使是现在台积电的5nm工艺,比较7nm工艺也在功耗上降低了30%、性能提升了15%。

  三星(造芯)是韩国的一家同时做芯片代工和芯片的企业。其CPU也是依据ARM主体架构设计,拥有7nm、5nm芯片工艺完整的制程产业链,除自给自足外还能为其它厂商代为加工。其生产的5nm工艺相比较7nm工艺功耗降低了20%,性能提升了10%。

  由此可见,中芯国际除缺少EUV7nm光刻机外,在光刻机使用技术和工艺上也是有差距的。

  光刻机是芯片制造的关键设备,制造技术难度最高。但高端芯片制程还需蚀刻机、透镜加工、薄膜生产设备、抛光机和清洁剂、离子注入设备、扩散炉等设备配套运用。在精密控制、光源计量、透镜工艺、曝光补偿参数调整、材料筛选等方面,台积电和三星有较为成熟、完整的代工生产链和技术。而中芯国际这方面有着除光刻机外而与台积电、三星三者之间有一定的差距。

  二、中芯国际与台积电、三星(造芯)在人才、技术积淀和储备、在芯片代工的市场份额、营收上也有较大差距。

  台积电为世界第一的独立芯片代加工企业,能从荷兰ASML拿到60%份额顶尖的极紫外光EUV是很大优势。华为、苹果、高通、英特尔、AMD等都是台积电大客户,产能占全球芯片市场的54.2%,2021年二季度营收达3107亿美元、增加28.92%,净利润1209亿美元,增加81.04%,堪称全球第一晶圆代工厂。

  三星虽同时做芯片代工和芯片业务,但起步较早。1983年12月已成功开发64KDRAM(动态随机存储器)VLSI芯片,是曾经的半导体产品的领导者,现在是除台积电外生产5nm芯片的最大代工厂。营收达300多亿美元、占全球市场份额15.9%。

  中芯国际没有顶端EUV光刻机、同时也缺少高端芯片制程的人才和技术积淀,所以市场份额是台积电的5%、排名世界第五,客户也多为国内一些厂商。

  因此,中芯国际与台积电、三星(造芯)的差距不仅是一台光刻机,在制程工艺和技术设备、人才、市场等多方面存有不足。要成为世界一流的高端芯片制造企业,还有很长的路要走。

  您好,很高兴回答您的问题。

  中芯国际是少数可以代表中国科技的“重器”企业之一,不过与国际芯片巨头相比,中芯国际仍位居中间梯队的晶圆代工阵营。

  第一梯队就是拥有先进制程的台积电、Inter、Samsung的超级阵营,中间梯队是有仍处于摸索自主芯片道路的中芯国际、Global Foundried等,第三梯队主要由华虹半导体、力晶等组成。

  中芯国际在自主道路上摸索长达18年之久,但还是没有挤进第一梯队,为什么?因为我国芯片设计、制造、封装的产业链的技术水平仍旧是短板,能否自强,需要众多领域内的企业共同努力,突破。当前中芯国际在14nm、7nm等工艺制程上的突破尚需时日,题主所说只差一台“光刻机”这个说法太笼统。中芯国际与他们在制程营收上存在明显的滞后,目前150/180nm是中芯国际的主要营收,28nm以下营收比例较低,而台积电各制程营收比例相对稳定,每2-3年就有新一代制程实现量产,说明台积电对产品生命周期把控能力较强,良品率和产能控制也做得相当好。研发费用上也存在明显的差异,中芯国际的研发费用远低于台积电。

  中芯国际,在制程上明显落后第一梯队,营收结构单一,制程更新速度比第一梯队要慢,研发费用上也比第一梯队要少。差距不仅仅是光刻机,还有研发管理,成本投入,产能,良品率等诸多方面的差距。国产芯片要追上第一梯队,难度很高,需要付出很高的代价,需要的是长期艰苦奋斗。

  以上,感谢您的阅读。

  中芯国际和台积电的差距已经不是单单一个光刻机这么简单的事情,属于整体行业技术的差距,也是短时间内无法赶上的技术壁垒,而且现在中芯国际的核心团队还是以前在台积电,三星工作的技术团队,大陆在这方面技术人员以及基础还是相对薄弱,而且光刻机制造技术需要几万个文件,曾经有中国的技术团队去参观荷兰ASML厂区,有技术人员感叹就是把所有的图纸都拿到未必能制造出来,可见工艺的复杂性。

  现在的ASML在光刻机领域几乎是统治性的存在,而且基本上一半的机器都出售给了大厂,而且能够在ASML拿到产品的厂家几乎都是股东的身份,现在光刻机领域不仅仅是资金问题,中芯国际曾经订了一台7纳米的光刻机到现在因为各种原因到现在也没有交付,而且即使交付了也很难在短时间内完成突破,所以中芯国际芯片的制造技术现在创新性的使用N+1技术,在2021年14纳米的技术已经开始量产,目前在产能上还是受到很大的制约,随着技术能力的提升产能也会慢慢变得充裕,不管不怎么讲也是中国芯片制造技术中值得骄傲的一件事情。

  网络上已经有人传出一种观点,美国可能针对华为的芯片制造方面开始卡脖子,这是釜底抽薪的做法,如果触及到这种层面可能中美贸易对战将会进入一个新的层级,国家也将会采取一定的措施,而且一旦进入这个层面就是一种经济上的灾难,可以想象如果苹果手机不能在中国销售类似这样的措施,对于全球经济的发展也是一种严重的挑战。作为以商人思维行事的美国人也不愿意把事情弄得如此的僵硬,所以对于华为公司的打压主要是抑制,不至于打死的境界。

  之所以像华为这种企业在国际上受到如此打的质疑,而且还出现倍卡脖子的现象,关键的原因在于国内很多科技基础不牢固,如果主流的产业已经被中国突破,对于中国企业的限制性也将会极大的降低,所以打铁还得自身硬,中国整个产业已经在努力变强大,但是欧美的很多国家不愿意看到中国一天天的变得强大,所以在舆论的宣传上以及在内心上对于中国的实际发展情况视而不见,从这次疫情上就可以看出端倪,很多国家对于中国的认知还停留在上个世纪的层面。

  所以中国的芯片制造产业距离国际化还有很长的路子要走,想要改变这种现状除了积极的培养相关的人才,还是继续加大在教育产业上的投入,只要人才到位了什么技术难关也都能搞定,虽然已经取得了很大的成绩,但是距离真正在世界认可的程度还是有很长的距离要走,特别是在光刻机制造领域还是很长的路线要走,只要意志坚定时间长了总能完成突破,希望能帮到你。

  大家好,我是数据恢复者宁波小哥,我现在根据我的观点回答:

  根据中芯国际官网透露,2021年第三季度已经成功量产了14nm finfet,提前完成了目标,目前的良品率也已经到95%,12nm工艺已经开始客户导入,下一代工艺的研发也已经稳步开展。这个消息给人振奋人心,但其实我国芯片的制造产业与国际上的先进水平依然有很大的差距。

  在7-28nm的先进制造技术中,我国大陆的企业处于第二梯队,差距非常明显。

  在全球的芯片制造领域,目前居于领先的还是台积电和三星。它们已经投产全球最先进的7nmEUV工艺,这领先了中芯国际的工艺两代,而且由于台积电 三星它们在芯片制造工艺的领先性,包括HUAWEI海思和全球智能手机等的高端产品芯片均由台积电 三星它们的先进工艺制造,效率更高,性能更好。

  现在第一梯队是台积电和三星,台积电在2021年就进入了7nm,2021年进入了7nmEUV, 今年讲进入5nm,三星在2021年实现了7nm,

  第二梯队的中芯国际,联电,格芯都还在14nm,差距是非常明显的。

  总结看,中芯国际的芯片制造水平与国际先进工艺的台积电和三星,差距还比较大,这其中一方面原因是芯片制造当中的关键设备光刻机受制于人,但这个不是唯一的原因。

  

感谢您的阅读!

 

  技术是重心,光刻机是助力!

  拿台积电来说,已经准备试产3nm工艺制程,台积电原本计划在6月试产,投资了近1.5万亿台币,约500亿美元。而三星更是在1月份已经公布,成功开发了3nm制程。

  在5nm工艺领域,台积电将开始进行5nm制程工艺芯片的量产工作。可以说台积电一直在技术工艺中不断的提升,这种提升确实有助于台积电的发展。

  这里插个很重要的东西,实际上台积电的张忠谋之前和中芯国际的创始人张汝京是曾经德州仪器的同事,最早的时候,远近闻名的“世大半导体”由张忠谋和张汝京创办,最终却被张忠谋给收购,而张汝京在自己毫不知情的情况下被董事会卖掉,气愤之下,在上海成立了一家新的晶圆代工厂,就是中芯国际。

  实际上,如果说技术层面,我并不觉得张汝京比张忠谋差,虽然之后因为专利问题,中芯国际支付了不小的罚款。

  我们再说光刻机,中国光刻机发展难,其实一方面是因为技术的钳制,让我们的光刻机发展受到限制;另外一方面确实是因为ASML在发展中将台积电,三星等等都容纳为自己的股东,间接让它能够使用最先进技术。

  中芯国际确实缺乏光刻机,我觉得还有在专利技术方面缺乏,在中芯国际和台积电的知识产权的判决中,中芯国际的败诉,以及后续张汝京的辞职,再加上张汝京本身和张忠谋共事,因此一些专利方面可能会存在共用,这可能是一些方面不及台积电的原因。

  因此,中芯国际在某些方面不足,应该是多样性的,不能够说是一种。

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