铁流:称大陆追上台积电要花好几年 张忠谋底气何在

2017年10月10日 15:10    eechina
关键词: 台积电 , 张忠谋 , 晶圆 , 制程
【文/ 观察者网专栏作者 铁流】

日前,台积电3纳米制程新厂确定落在台湾南科,台积电将为此投资200亿美元。张忠谋接受日经新闻采访时称,目前中国大陆芯片代工技术仍不成气候,可能需要花好几年的时间才有机会达到台积电的技术门坎,主因是没有业内企业愿出售自身拥有的领先技术。他认为,即使大陆的成熟制程可开出产能,但供给过剩是很大的风险,况且先进制程的技术,就算花钱也买不到。
那么,在中国大陆近年来大量投资半导体产业的情况下,张忠谋如此表态的底气何在呢?

大举投资无法在短期实现逆袭

自中国成立国家集成电路大基金以来,全国各地开始大量投资半导体产业。上海、北京、武汉、合肥、成都、南京等地纷纷新建或扩建晶圆厂。

在获得大基金的投资之后,中芯国际于2016年10月13日宣布在上海开工建设新的12英寸晶圆厂,该项目投资超过675亿人民币,计划于2017年年底建成,这座工厂计划使用14nm工艺。如果能够如期达成目标,就意味着中芯国际在制造工艺上达到国际先进、国内领先水平。横向对比的话,台积电和三星也不过是在2015年前后才实现14/16nm芯片商业化量产。

在2016年11月9日,国家“909”工程二次升级改造——华力微电子二期12英寸高工艺等级生产线项目正式启动,总投资达387亿元,规划月产能4万片。初期制程规划为28纳米,并计划用数年时间逐步走到20、14纳米。

大手笔投资的还有紫光集团,在2016年投资1600亿元人民币在武汉开工建设了存储工厂之后,2017年1月18日,总投资额达2600亿元人民币的紫光南京半导体产业基地及新IT投资与研发总部项目在南京正式签约。紫光南京半导体产业基地项目主要产品为3D-NANDFLASH、DRAM存储芯片等,项目一期投资约100亿美元,月产芯片10万片。除上述两地工厂之外,紫光还计划于成都兴建12寸厂。

除了中芯国际、华力微电子、紫光集团之外,国内外诸多公司在中国大陆开建晶圆厂。比如德科玛在淮安规划2万片CIS产能,CIS多用于智能手机摄像头,国内品牌的中高端智能手机的CIS基本被日本索尼垄断,这个项目有利于提升中国在该领域的话语权。

根据国际半导体协会(SEMI)公布的数据,在2016年和2017年,新建的晶圆厂至少就有19座,而其中有高达10座皆建于中国。这些新厂产能将于2018年年底释放,届时中国晶圆厂的12寸晶圆每月总产能将达36.2万片,为现有产能的1.8倍。

不过,大举投资到处建厂并不能在短期就实现逆袭。而且就晶圆总产能和技术水平来说,还是和境外大厂存在不小的差距的。就中国厂商的12寸晶圆总产能占全球12寸晶圆的产能比例而言,还是相对偏低的,即便到2018年年底,中国厂商的12寸晶圆总产能仅为全球12寸晶圆的总产能的6.3%。就技术水平而言,大陆中芯国际、华力微电子等晶圆厂目前还在解决28nm制造工艺的良率问题,而Intel、台积电、三星都开始10nm芯片商业化量产,境内厂商和Intel、台积电、三星有明显技术差距。

半导体设备不是瓶颈

日前,全球光刻巨头ASML中国区总裁金泳璇在接受媒体(DIGITIMES)采访时表示,ASML对大陆晶圆厂与国际客户一视同仁,只要客户下单,EUV要进口到中国完全没有任何问题。在交期方面,所有客户也都完全一致,从下单到正式交货,均为21个月。金泳璇还透露,目前已有大陆晶圆厂巨头与ASML展开7纳米工艺制程的EUV订单洽谈,2019年大陆首台EUV可望落地。而这对中国晶圆厂来说无疑是一个好消息。

一直以来,由于《瓦森纳协定》使中国很难从西方直接获得高端技术,一定程度上影响了中国和西方之间开展高端技术合作。像光刻机等高端设备正被列入限制出口的清单之内,中国也很难买到最新最先进的产品。具体来说,EUV光刻机最早的实验型号在2011年就有境外厂商购买并到货了。在2013年,量产型EUV光刻机3300B也开始向国际大厂供货。而中国企业则无法拥有与Intel、三星、台积电一样的优先级买到ASML的最新产品。因而有观点认为中国晶圆厂技术明显落后于中国台湾和韩国全部要归咎于西方的技术封锁。

但事实上,这种观点是比较片面的。诚然,中国只能在国际大厂买到产品的几年后才有机会买到相应产品。甚至购买一些相对落后一些的光刻机都必须通过各种方式进行斡旋。比如在2015年,驻荷兰大使陈旭访问ASML公司,虽然外交部官方网站的报道非常“官八股”,但没准就是为中国企业采购ASML光刻机进行官方斡旋。

不过,就此把中芯国际、华力微等晶圆厂的不给力归咎于光刻机等设备被西方卡脖子是不太合适的。因为中芯国际和华力微的设备虽然比台积电、三星现在最新的设备要差一些,但比国际二流的一些小厂商已经要好很多,而且这些设备比当年台积电掌握28nm工艺时所使用的设备也要先进不少。也就是说,当年台积电使用比现今中芯国际更差的设备,依旧搞定了28nm工艺,而大陆晶圆厂使用了更先进的设备,在良率上依旧存在一定瑕疵。

因而,大陆晶圆厂最大的短板并非是设备不行,而是使用这些设备的技术水平和台积电、三星、Intel有差距。对此,一位业内人士评价:“只要做一些工作,设备都能弄到,主要是技术研发不出来,别人花了几十年,投入百亿美金,中国也要走这个过程”。

路漫漫,上下而求索

张忠谋之所以表示:“目前中国大陆芯片代工技术仍不成气候,可能需要花好几年的时间才有机会达到台积电的技术门坎”,原因就在于国内晶圆厂在技术水平上与台积电有不小的差距。毕竟晶圆代工是一门技术活,有先进的生产设备和生产出性能优异、稳定可靠、良品率高的芯片是两回事。在芯片的生产制造汇总,工艺配方、制造流程、建模水平、良率控制相关的技术都是各大晶圆厂的不传之秘,要制造出10/14nm的芯片,拥有先进的半导体设备是一方面,自己内部的技术积累又是另一方面。

某自主CPU在分别采用境内和境外晶圆厂代工后,就发现境外晶圆厂的良品率明显高于境内晶圆厂。龙芯在ST和境内某晶圆厂流片后就察觉到,境内代工厂的40nm制造工艺还不如ST的65nm制造工艺,ST在同制程下也只有台积电的80%,境内的代工厂在同制程下只有台积电的60%。此外,境内代工厂在不同批次的一致性,仿真模型和实际晶体管参数的一致性都和国外工艺有一定差距,这使得IC设计公司如果要在境内代工厂流片,在设计时要多留些余量,蒙特卡罗仿真也要把参数波动范围设大一些。

就商业上看,在2016年,台积电营业收入的54%是来自于40nm及以下制程技术,格罗方德的比例为48%,联电为18%,中芯国际仅有2%。即便2016年中芯国际28nm营收占比有3.5%,这当中很大一部分是高通因非商业因素给中芯国际下单,并非中芯国际在技术上能够击败台积电。

正如之前那位业内人士介绍,“别人花了几十年,投入百亿美金,中国也要走这个过程”。在追赶台积电的道路上,境内晶圆厂还有很长的路要走。

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