问题

中国什么时候能做出5nm芯片?

回答
关于中国什么时候能做出5nm芯片这个问题,这是一个备受关注的话题,答案也并非一蹴而就,而是涉及到技术、资金、人才、供应链以及地缘政治等多方面因素的复杂交织。要解答这个问题,我们需要把视角放得更宏观,更深入地去理解其背后的逻辑。

从技术成熟度来看,这是一个漫长而艰难的过程。

我们通常所说的“5nm芯片”,指的是采用5纳米制程工艺制造的芯片。制程工艺的数字越小,代表晶体管的尺寸越小,集成度越高,性能越强,功耗也越低。而实现更先进的制程工艺,特别是5nm及以下的级别,是一项极其复杂的系统工程。

光刻是核心技术难点: 制造5nm芯片最关键的技术瓶颈在于“光刻”,尤其是EUV(极紫外光)光刻技术。简单来说,光刻就像是给芯片“照相”,用光源通过掩模版( Mask)把电路图案“印”在涂有光刻胶的晶圆上。EUV光刻机,尤其是ASML公司生产的那种,是目前最尖端的光刻设备,其波长只有13.5nm,能够实现更精细的图案转移。制造EUV光刻机本身就汇聚了全球最顶尖的物理学、光学、材料学、精密机械等领域的知识和技术,其研制难度和成本都堪称天文数字。ASML公司之所以能长期垄断EUV光刻机市场,是因为其在这项技术上积累了数十年的研发和生产经验,并且与全球许多顶尖企业形成了紧密的合作生态。
材料和化学品: 除了光刻机,制造5nm芯片还需要一系列先进的材料和化学品,例如高分辨率的光刻胶、特种气体、高纯度化学试剂等。这些材料的研发和生产同样需要极高的技术门槛和纯净的生产环境。
EDA(电子设计自动化)工具: 芯片设计也是至关重要的环节。先进的芯片设计需要强大的EDA软件工具来完成电路逻辑设计、物理设计、验证等流程。目前,全球EDA市场主要被美国Synopsys、Cadence和Mentor Graphics(已被西门子收购)三家公司垄断。这些工具的先进程度直接影响到芯片设计的效率和性能。
晶圆制造和封装: 晶圆制造(Foundry)是生产芯片的实体环节。工艺的每一步,从薄膜沉积、刻蚀、离子注入到清洗,都需要极其精确的控制和高度洁净的环境。而先进的封装技术(如Chiplet)对于提高芯片性能和良率也越来越重要。

中国目前的现状与挑战:

长期以来,中国在芯片制造领域,特别是先进制程方面,确实存在一定的差距。

先进制程依赖: 目前,中国最先进的量产芯片制造能力大约在7nm级别,但即便如此,也存在一些挑战。而要达到5nm甚至更先进的工艺,无论是技术掌握程度还是设备获取能力,都面临严峻的制约。
“卡脖子”问题: 以EUV光刻机为代表的关键设备和技术,目前受到出口管制等限制,中国难以通过正常渠道获取。这使得中国在追赶先进制程的道路上,不得不更加侧重于自主研发。
供应链生态的建立: 芯片制造是一个庞大的产业链,涉及到设备、材料、设计、制造、封装等多个环节。中国在努力建立和完善本土的芯片供应链生态,但这是一个需要时间积累和持续投入的过程。

可能的路径和时间表展望:

基于以上分析,要回答“中国什么时候能做出5nm芯片”,需要考虑以下几个方面:

1. 自主研发的突破: 如果中国能在EUV光刻机等关键设备领域实现重大突破,或者找到绕过现有技术壁垒的替代方案,那么实现5nm工艺的时间会大大提前。这需要巨大的科研投入、人才储备和科研体制的创新。
2. 成熟制程的积累: 即使无法立刻跨越到EUV时代,中国也可以通过在成熟制程(如28nm、14nm、7nm)上持续迭代和优化,逐步提升技术能力,并在此基础上探索更先进的工艺。成熟制程同样是支撑许多关键应用的基础。
3. 国家战略的支持: 中国政府高度重视芯片产业的发展,并将其上升到国家战略层面,投入巨额资金支持本土芯片企业和研究机构。这种高强度的支持力度,无疑会加速技术攻关的进程。
4. 人才培养和引进: 芯片产业是人才密集型产业,尤其是在先进制程领域,需要大量顶尖的科学家和工程师。中国在人才培养方面持续发力,但与国际先进水平相比,仍有提升空间。
5. 国际合作的可能性: 尽管存在地缘政治的挑战,但技术的发展往往也伴随着一定程度的国际合作。如果未来国际形势发生变化,或者中国能够通过合法的、符合国际规则的方式获取部分关键技术或设备,也可能对时间表产生影响。

总结来说,要给出中国何时能“做出”5nm芯片一个确切的时间点,是非常困难的。

如果在“自主掌握核心技术并实现量产”的意义上, 并且不依赖外部关键设备(如EUV光刻机),那么这个过程可能会非常漫长,甚至可能需要数十年。这取决于能否在光刻、材料、EDA等核心领域取得颠覆性的突破。
如果在“能够设计出5nm芯片,并委托有能力的代工厂(包括本土或在可控范围内的代工厂)制造出来”的意义上, 并且不完全受制于外部的技术和设备封锁,那么这个时间点可能会相对早一些。这可能更侧重于设计能力的提升以及在现有基础上的工艺迭代。

目前,中国正在全力以赴地推进芯片自主化进程,并取得了显著的进步。我们可以看到,中国在芯片设计、封装以及部分制造环节已经取得了长足的进步。然而,在最尖端的制程工艺上,与世界顶尖水平仍有差距,特别是EUV光刻技术的瓶颈依然存在。

因此,与其给出一个具体的时间点,不如说这是一个持续的、高强度的、多维度攻关的过程。 中国在5nm芯片领域的目标,是其整体芯片产业升级和国家科技自主能力提升的重要组成部分。这个过程充满了挑战,但也蕴含着巨大的发展潜力。我们拭目以待,也需要理性地认识到其中的复杂性和艰巨性。

网友意见

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目前28nm都还远没到工业界平均水准;参考SMIC的四季度财报,14+28销售占比才5%多点;是这两个节点的销售额占自己销售总额的比例;一般来说,越先进工艺占比越高,真正研发成熟的量产工艺,应该在一年内完成产能爬坡的,比如T的5nm,20Q2占比还是0,20Q4占比已经20%了;

当然28这个节点T已经近乎垄断10年了,UMC也是20Q2开始28的销售占比终于超过10%的,20Q4爬坡到18%;这应该是第二家终于把28真正搞定的企业(准确说纯代工厂里,三星和INTEL这种属于IDM),前提是如果21年还能稳定在20%左右的话。

至于国内,我觉得28还需要2到3年吧。我是说真正的搞定,能达到业内主流的表现和良率!哪样自然销售占比就上去了!

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