中国光刻机的新突破14nm（我国光刻机*进展）
中国光刻机的新突破14nm（我国光刻机*进展）
据9月14日报道，上海集成电路产业已经突破了14nm芯片制程，并实现了规模量产。这是继此前国产28nm工艺量产后，如今又继续突破至14nm。除14nm工艺外，上海集成电路产业在90nm光刻机、5nm刻蚀机、12英寸大硅片、CPU等多项技术方面，也均实现了国产化。14nm芯片的意义:龙芯工程师胡伟武曾表示，28/14nm制程工艺，足以满足90.9%的应用。包括28nm以上成熟制程芯片，市场需求率高达70%以上。也就是说，除智能手机等类似设备所需要更精密的制成工艺外，其余智能化产品芯片均可自给自足，在极大程度上降低甚至是摆脱对美国芯片的依赖。
日前，国内*的晶圆代工厂中芯国际官网转载了《浦东时报》的一篇文章，在文章的开头写到：“位于浦东张江哈雷路上的中芯南方集成电路制造有限公司（中芯南方厂）内，一颗颗芯片正“新鲜出炉”，“新”在于芯片生产线是国内首条14纳米生产线。该工厂也是目前中国大陆芯片制造领域的最强者中芯国际*进的生产基地。”
文章进一步指出：“在去年三季度，该工厂第一代14纳米FinFET工艺已成功量产。按规划达产后，中芯南方厂将建成两条月产能均为3.5万片的集成电路先进生产线。12纳米技术也已开始客户导入，下一代技术的研发也稳步开展。新生产线将助力未来5G、物联网、车用电子等新兴应用的发展。”
无独有偶，国内另一家在晶圆代工方面有深入研究的华虹集团也在近日举办的供应商大会上披露，公司在14nm上取得了重大进展，而更先进技术节点的先导工艺研发也正在加快部署。
这两家国内领先晶圆厂的宣布，标志着我国晶圆代工产业又迈进了一个新阶段。
筚路蓝缕：二十五年追逐的结果
如果从909工程立项开始算起，目前中国大陆的两大晶圆厂已经对业界领先的厂商有了二十五年的追逐。而翻看1996年的台积电，他们当时1um以下工艺的营收占比已经达到了9.3%，而到中芯国际成立的2000年，台积电营收已经做到了1662亿新台币，净利润也做到了651亿新台币，同比增长也分别高达127.3%和165.1%。
台积电在1996年到2000年的营收排行
从以上的数据可以看到，即使国家投入了大量的人力物力，甚至从 台湾 和国外招揽了不少专家，但中国芯片制造产业与当时的*水平有着不小的差距。但后来的华虹集团（先进工艺主要是由旗下的华力微电子推动）和中芯国际却都在这个追逐中快速成长，和领头羊的差距也从曾经的遥遥无期，到现在可以看到领头羊的尾灯。而这都是国内芯片制造人才多年钻研的结果。
以中芯国际为例，从2010年4月成立，当年八月开始动工，到次年九月，中芯国际已经在上海建了三座八英寸晶圆厂，这在当时创造了全球最快的建厂记录。而在2002年九月，中芯国际北京两座12英寸工厂动工；2003年，中芯国际又收购了摩托罗拉在天津设立的八英寸芯片厂。
虽然在建厂方面，中芯国际走得比较快，但在工艺方面，则相对慢半拍，这有一部分原因与当时一些 众所周知 的原因有关。
相关资料显示，在中芯国际的第一个工厂还在建设的时候，该公司创始人张汝京就希望从美国进口0.18微米工艺的生产设备。即使这不是美国*进的工艺（当时0.13微米的工艺已经量产），但张汝京还是大费周章，才能把这些工艺引进来。这种情况一直延续到0.13微米、90纳米和65纳米的工艺上。因为过去一直遵守承诺，中芯国际到45纳米的时候赢得了合作伙伴和美国 政府 的认可。
但到了28nm之后，中芯国际又在这里被“困”了。
据了解，中芯国际提供了包含传统的多晶硅（PolySiON）和后闸极（Gate last）的高介电常数金属闸极（HKMG）与High-KC制程。按照他们的说法，这是他们在 2013 年第四季度推出的技术。但其实在很长一段时间以内，中芯国际在28nm只是提供多晶硅的制程。虽然公司表示在2017年2季度就开始推出28nm HKMG制程，但从官网在2018年1月的报道我们可以看到，直到当时，中芯国际的28nm HKMG良率只做到40%，这离能被大家接受的大规模量产还有一段距离。
而反观台积电，因为一贯以来有着“在制程上做到*领先”的理念，他们在2011年就开始了28nm工艺投产，并在接下来的几年实现了迅速爬坡。财报显示，在中芯国际推出28nm HKMG的那一季度，台积电28nm已经贡献了公司27%的营收。值得注意的是，台积电的10nm在这个季度已经为公司带来了1%的营收，到了次季度，这个比例上升到10%，到2018年Q1更是飙升到19%。
台积电2017年Q2的营收分布
至于14nm，中芯国际联席CEO梁孟松曾在2019年Q2的财报 会议 上表示，“中芯国际第一代FinFET 14nm工艺已经进入客户验证阶段，产品可靠度与良率进一步提升”。
再看华力微电子，从该公司研发副总裁邵华先生在2019年的SEMICON China上的介绍得知，他们自2010年1月建厂以来，到2019年已经投入了80亿美元进行研发，公司也有张江和康桥两个厂。特别是康桥厂二期，更是承担了华力微28nm到14nm等先进工艺的生产任务。按照邵华当时的说法，华力微已经可以提供28nmLP工艺，而到2019年年底则会量产HKC/HKC+，同时也在开发22nm ULP和14nm FinFET等。
而华虹供应商大会上的消息也显示，他们28nm工艺也都全线量产（包括28nm LP、28nm HK和28nm HKC+）、22nm研发快速推进，14nm则如开头所说，获得了重大进展。
打下了基础，能让他们更踏实地继续往前迈进。
内忧外患：进一步提高的必要性
诚然，无论是中芯国际还是华力微电子，他们未来在工艺上每前进一步都是很艰难的。因为随着制程的微缩，带来的技术难度是指数级增长的，同时要投入的成本也是巨大的。但综合考虑内部和外部的情况，发展先进共有又是必然的。
首先看一下外部情况，在过去的2019年，美国 政府 针对包括华为在内的多家中国企业所做的种种行为，已经打破了技术无国界这个说法。包括日经在线在内的多家外媒也都曾传言美国将会推动阻碍国际领先晶圆厂给华为等中国厂商服务。虽然这种说法遭到了当事方的否认，但无可否认，这也许会成为美国政客手中的一枚“棋子”。
还有一点就是，现在多家国际知名媒体也言之凿凿地说，美国 政府 将限制相关厂商给国内晶圆厂供货，这就倒逼国内设备行业的发展。但在国外厂商遥遥领先的前提下，一些新的设备如果想找大陆以外如台积电这样的先进晶圆厂配合，这是一个极高难度的事情。但为了让设备往前走，如果要有先进工艺一起配合推进，也许能获得更好的效果。这个能最终执行好，就必然能达到双赢。
来到内部，一方面，正如最近的新闻所说，以华为为代表的一些国内厂商因为忌惮美国的“禁令”，已经开始陆续向以中芯国际和华虹等国内厂商寻求帮助。以华为为例，除了相对较落后的工艺外，他们对14nm、7nm和5nm等先进工艺有更多的需求。再 加上 大数据、AI和5G等应用的兴起，要求更多更高性能的芯片，国内也有很多厂商正在朝着这个目标前进。对他们来说，如果国内有信得过的制造工艺合作伙伴，他们必然会将其列为合作*。但这也同样需要时间。
第三，三星和台积电这些领先厂商已经又往前走了一大步，国内厂商要想获得与他们同台竞技的机会，就更需要加快步伐。
*消息显示，台积电的5nm工艺已经达到了50%的良率，公司也计划在Q2推动这个工艺的量产。三星方面则在GAAFET上取得了突破，并计划在未来十年投入上千亿美元去与台积电争夺晶圆代工龙头的位置。这些领导厂商在先进工艺制程、EUV光刻机、未来先进材料方面也有研究，也是他们的核心竞争力所在，也值得国内厂商所学习的。
但对于这两家本土厂商来说，未来在工艺发展路线上，是每个节点都去研发，或者根据需要跳过某些节点，而跃进到某个新阶段，这也是一个需要思考的问题，让我们期待他们下一个十年。
据了解，14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片可满足70%的市场需求。我国在2021年实现并初步完成了28纳米芯片的自主化生产。没过多久，业界便传来14纳米芯片将在2022年年底实现量产的消息。
我是柏柏说 科技 ，*半导体 科技 爱好者。本期为大家带来的是：国产半导体将在2022年年底实现14纳米芯片的自主化量产。
老规矩，开门见山。2021年6月23日，环球网消息。中国电子信息产业发展研究院，电子信息研究所所长 温晓君 在接受采访时表示：“ 我国将在2022年底完成14纳米制程的攻坚，完成14纳米制程芯片的量产 ”。
在这里穿插一点：或许是意识到自己无法阻拦我国芯片制程的发展，ASML近期提高了自家中端光刻机的售价。讽刺的是，ASML刚对自家的中低端光刻机降价，紧接着又对自家的中端光刻机提价，其意图不言而喻。
值得一提的是：结合我国近些年来对半导体行业的大力扶持，国产半导体厂商在芯片代工、集成电路领域中的突破。早先业界人士预测， 28纳米将是国产芯片代工行业的制程新起点，28纳米与14纳米制程预计在2021年、2022年实现。
事实上，我国的确在2021年实现了28纳米制程的突破，如今业界有关于14纳米制程的预测，也得到了温晓君的确定。种种迹象表明，国产14纳米芯片真的要来了。我国破冰14纳米制程，将给国产半导体行业带来哪些改观呢？
首先我们要弄明白目前半导体市场的趋势。虽说比起7纳米、5纳米制程，14纳米制程比较落后。但在硅基半导体市场中， 14纳米、28纳米制程依旧是主流。 目前 14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片，占据整个半导体市场的70%。 毕竟智能 汽车 、智能家居等中低端半导体制程芯片占据了大部分的芯片市场。
即便不谈14纳米制程的半导体芯片，单是我国在今年掌握的28纳米制程芯片便占据了近半的芯片市场，28纳米制程也被业界称为“黄金线”制程。
据了解，目前大多数的中低端5G芯片，其采用的工艺大多都是14纳米、12纳米。补充一点，12纳米与14纳米之间的差距并不大，类似于台积电的5纳米与4纳米之间的区别，只是在工艺上，晶体管排序上做出了优化。即12纳米是14纳米制程的改进版，其设备并未做出太大改变。
也就是说，华为的5G麒麟中低端处理器芯片，有望在明年实现量产。尽管不能解决华为在高端制程领域中的“芯”疾，至少可以在一定程度上缓解华为在中低端消费者领域中的压力。不只是华为代表的智能手机领域，在PC端市场中，以龙芯、飞腾为代表的PC端市场，也会因此受益。
例如龙芯采用自研指令集架构“loong Arch”制成的龙芯3A5000处理器芯片，14纳米制程足够满足国内大多数PC端厂商的需求。而且不同于手机处理器这种高精密芯片，PC端芯片对于制程的要求要缓和一些。也就是说,，由14纳米、12纳米代工制成的PC端芯片，可以满足大多数的日常工作需要。
温晓君介绍，目前我们在14纳米制程上已经攻克了大多数的难题，刻蚀机、薄膜沉积等关键技术设备都实现了从无到有的突破，并已投入供应链使用。此外，有关封装集成技术方面的突破，我国实现了全面量产。光刻胶、抛光剂等上百种材料也进入了批量销售。以上成果可以助力我国摆脱国外技术限制，实现国产集成电路的全产业链覆盖。
我国成功攻坚14纳米项目，有助于我们更好地对抗国外半导体行业的打压。虽说我们与国外先进半导体制程之间的距离比较大，但路是一步一步走的。目前我们的主要任务是确保自己在半导体领域中不会被主流技术落下。因为在确保市场营收的基础上进军高端技术行业，显然是更好地选择。
来源是荷兰阿斯麦尔公司的光刻机。
中芯国际14nm光刻机的来源是荷兰阿斯麦尔公司。准确点说并不是14纳米，而是28纳米光刻机，14纳米是中芯国际的量产芯片制程，而不是光刻机的精度。作为duv光刻机*也就是28/22纳米精度。荷兰阿斯麦尔光刻机目前几乎处于全球垄断地位，市场占有率高于90%，中芯国际的光刻机也是荷兰阿斯麦尔公司的。
2023年量产。
6月22日，中国电子信息产业发展研究所所长温晓军在接受采访时表示，国产14nm芯片明年年底可以的实现量产，国产芯片已经迎来了*的时刻。
14nm生产线在半导体行业中非常关键，数据显示，14nm及以上制程可以满足目前70%半导体制造工艺要求。值得一提的是，我国自研台式电脑CPU就是基于14nm工艺。而且，相关部门为中国半导体产业制定的发展目标是2025年实现70%芯片自给自足。
光刻机特点
严格地说并没有所谓的几纳米几纳米光刻机，这种说法一般来说只是代表这种光刻机可以实现几纳米工艺。其实中高端光刻机主要分2种，DUV光刻机和EUV光刻机。
那么光源作为光刻机的核心部件之一，随着人类科技的不断进步，其波长也在不断缩小。从436nm、*nm的近紫外光，到248nm、193nm的深紫外光，也就是DUV光刻机使用的光源，发展到现在，*进的EUV光刻机采用的已经是13.5nm极紫外光。
