2021年了國產芯片制造還難嗎？

金角

美國得克薩斯州最近受到寒流天氣的影響，出現了嚴重的電力供應短缺問題，隨之而來的當地芯片制造廠商被迫臨時關閉工廠，全球半導體市場的形勢也變得更加緊張。加上剛過去的一年里，全球疫情此起彼伏，各行各業的產能都受到了不小的沖擊。芯片制造行業同樣遇到了前所未有的產能荒，包括汽車、藍牙耳機甚至充電器，涉及芯片的電子設備制造，都無法在這次供應荒中獨善其身。反觀美國，盡管大選結束，但由美國上任政府發起的貿易戰，依然未見結束的跡象。2021年了，難道國內自主芯片制造，還這么難嗎？

在芯片制造領域，我們與歐美的差距是客觀存在的。1979年，上海元件五廠和上海無線電十四廠聯合起來，成功仿制了8080處理器。作為幫助英特爾建立X86王朝的大功臣，8080芯片集成6000只晶體管，每秒可運算29萬次，然而在沒有精密儀器的幫助下，我國的技術人員依然通過土辦法，成功實現了8080的逆向工程。而芯片制造領域，如今繞不開的關鍵設備光刻機，我國同樣是在1979年成功研發了國產光刻機JKG-2。但是依靠逆向工程和有限研發，很難形成有規模的產業結構。到了20世紀80年代，產量持續低迷、內需不高，都讓我國的芯片制造迭代升級不足。進入20世紀90年代，中國的計算機企業雖然已經形成了一定數量規模，但多數還是以銷售、服務為主，真正擁有硬件生產能力的企業還不到5%。顯然在電子行業中，我國在過去幾十年里，并沒有意識到芯片制造的重要性。盡管有了龐大的市場規模，以及逐漸成熟的商業機制，但我國的高科技產業在那些年，始終在自主研發和制造芯片上有些短視。

1996年美國主導制定的《瓦森納協定》規定：協定國出售給中國的技術設備要比協定國之間晚至少兩代。在沒有自主研發能力的情況下，這項協定讓逆向工程也失去了施展的空間，因為即使通過逆向研發出相應技術，我們的自主研發設備，依然落后國外最新技術一代以上。例如在2015年，中微半導體公司研制出了等離子體刻蝕機，大洋彼岸立刻宣布解除同類設備的出口管制，讓我們的最新設備失去國內市場競爭力。

而近幾年華為被美國大力制裁的背后，同樣顯現出美國為遏制我國自主芯片制造的一系列奇葩操作。對于手機芯片這類依賴制程領先提升算力以及降低功耗的微型芯片，最大的制造難題來自芯片刻蝕制造，也就是和我們都有所耳聞的“光刻機”設備有關。EUV光刻機是目前唯一能制造7nm以內制程的芯片的刻蝕設備。2018年中芯國際曾向荷蘭ASML公司訂購價值約1.5億美元的EUV光刻機。然而美國很快有針對性地做出反應，迅速修改了出口管制條例相關內容，將需獲得美國政府批注的國外公司出售產品中美國技術占比，調整為25%。阻止ASML交付中方EUV光刻機。當然荷蘭ASML難以和中方合作的另一個重要原因是，ASML是一家被美國資本實際控股的公司，ASML三大股東資本國際集團、貝萊德集團和英特爾都來自美國。因此，我國在《中國制造2025》中，將EUV光刻機列為重點突破領域，試圖打破美國主導的半導體制造技術壁壘。

那目前我國國內的光刻機研發究竟進展如何呢？目前國內在光刻機領域從事研發的機構主要有三家，分別是上海微電子裝備集團（SMEE）、中科院長春光機所以及中國電科。其中中國電科在光刻機領域的主攻方向，是55nm以上的芯片的光刻機研發，也就是功率半導體和光電子器件使用芯片的光刻機研發制造。而上海微電子和中科院長春光機所研發的，才是用于制造邏輯運算芯片的光刻機，也就是為我們熟悉的手機芯片、PC芯片等芯片所能用到的光刻機。上海微電子已多次確認將于今年下線國產第一批28nm光刻機，理論上最大曝光能生產出7nm旗艦Soc。并且上海微電子會在未來兩年內，與中芯國際合作建立去國內自主的芯片生產線，也大概率會第一時間用到上海微電子最新研發的光刻機。作為一家20年前臨危受命的企業，上海微電子的自研光刻機攻關進展，當年被列入了國家863重大科技攻關計劃和國家重大科技專項項目。目前來看，上海微電子的自研光刻機有了國內足夠的產業集群支撐，處于穩步前進的過程中。中科院長春光機所則在EUV光刻機專利方面，已經打通了幾個非常關鍵的技術節點。

當然芯片制造還包含了硅片制造、晶圓制造、離子注入、晶圓切片、封裝、檢測等等復雜的步驟。其中涉及了大量技術和專利，都需要我們通過時間去一一驗證并投入量產。相較于歐米和日本，我們國家在芯片制造領域未來還有很長的路要走。但是從差距的逐漸縮小，我們也能看到國人的潛力和韌性。一位清醒的人曾經說過：“美國的芯片出口限制，只會逼迫中國的半導體國產化加速。”而1月底工信部公布的一份公告顯示，華為海思半導體、大唐半導體、華大半導體等90家中企聯合提出申請，請求籌建全國集成電路標準化技術委員會。全球芯片行業的格局正在面臨一次大洗牌，而中國芯片也將在機遇中奮斗前行。