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中国的7nm 芯片揭示了比北京所愿意的更深层次的东西
送交者:  2022年08月03日12:29:55 于 [世界时事论坛] 发送悄悄话

            鲁珀特.古德温斯(Rupert Goodwins) – 2022.8.1

 

 

             在跟踪世界芯片制造业顶尖水平数十年之后,中芯国际(SMIC)已悄然涉足 7nm 业务。这是一个巨大而出乎意料的飞跃。西方对最新芯片制造设备的禁运失败了吗?

 

             该消息并非来自中芯国际本身,而是来自美国分析师 Techinsights。他们买了一块 SMIC 芯片,然后掀开顶部,露出了 7 纳米的令人瞠目结舌的芯片。来自中国的 7nm 工艺硅是真正令人震惊的。然而,这并不意味着该国芯片技术的巨大转变将颠覆世界市场和西方的预计。

 

       Techinsights报告中的细节揭示了真实图像。 7nm工艺是台积电四年前投入量产的N7节点的翻版。中国有不少前台积电工程师,并且正在花费无上限的资金来实行芯片技术赶超,因此落后两代的克隆晶圆厂的存在本身就可以说明做得还不错。但是,一旦深入探讨,这项成就的真正价值也开始黯然失色。

 

             台积电的 N7 节点十分有趣。最重要的是它没有使用 13.5nm 波长的极紫外 (EUV) 光刻工艺在晶片上打印图案并制成集成电路。 EUV 光刻机是最先进的并被西方禁运——美国成功地向荷兰政府施压,阻止 ASMLEUV 光刻机的唯一供应商)向中国出售它们。因此,N7 采用了上一代 193nm 深紫外 (DUV) 工艺——这是一项了不起的成就,意味深长。

 

       DUV 光刻技术很古老,可以追溯到 1980 年代。多年来,在推动摩尔定律全盛期的不断缩小的芯片几何尺寸中,它并不是一个限制因素。但随着 2000 年代的临近以及从 130nm  65nm 工艺芯片的过渡,DUV 的根本问题变得更加紧迫。电磁学理论表明,在芯片上制造小于光波长的结构是不切实际的。但这没关系。研究人员推断,他们将会使用更短的波长。整个行业等待着转向 EUV 以及由之而来的 缩小14 倍的飞跃。

 

             等待持续了很久。 EUV 比任何人预期的都要难。它最终迟到了 20 年。在这期间,大量的聪明才智被倾注到对物理定律尽可能的挤压。台积电的 N7 是该工艺的巅峰之作,它基于一堆神奇和大胆的光子干涉,整合了多次重叠的掩模曝光和复杂的生产技巧。它能工作本身就是个奇迹。良好产率?难以置信。 一段时间内,这是台积电皇冠上的明珠。这也是DUV最后一次大放异彩的机会。伴随着N7 的上市,EUV 终于做好了准备。

 

             用 DUV 制作远高于其等级的所有奇怪技巧都违反了许多芯片制造规则。过去,一旦你的新设备正常运转就大功告成。你就打开钱袋装摩尔定律带来的奖赏吧。 英特尔著名的滴嗒节奏就是以此为基础的。,新节点首先获得芯片设计验证。,稍后进行的重新工艺设计。两部分配合,避免了一下改动太多的风险。

 

             台积电的 N7 远离那些平静的日子。每个不同的设计都需要大量工作才能从电路到芯片。你不能采用旧设计并将其拼入。不能在完整设计阶段,不能在功能块阶段,不能在晶体管阶段。一切都需要重新发明,工具,技术,很多很多。每家公司都必须选择自己的路径来解决这些问题,而 EUV 则闷闷不乐——或者不闷闷不乐。随着 DUV 变得越来越奇特,英特尔的滴嗒声逐渐减弱。这并非巧合。

 

             另一个被打破的规则是,如果你可以用一个流程完成一种逻辑线路,那么你就可以完成任意其它逻辑线路,就像做拼图一样。 N7更像是油画。中国的产品看起来非常像一次性的概念证明,他们可以生产一种 7nm 的特定芯片,而不是 7nm 的任何芯片。它是一个 ASIC 挖矿芯片,高度并行,低复杂性。这是一种入门芯片,不是 Apple M2 SoC

 

             此外,该芯片已经生产一年了。如果在全球芯片严重短缺的情况下,你的商业 7nm 生产线已全面展开一年,那么你会尽快进入市场。也许中芯国际完全致力于其 OEM 的内部市场、政府和军方的需求,但中国政府喜欢炫耀任何能够混淆期望和回避禁运的能力。沉默本身是一种强烈的暗示。

 

             具有竞争力的芯片制造的关键是规模。一旦你有一个商业开端,你会尽快扩大规模,在一个尽量短的时间窗口占领市场。中国山寨的台积电工艺无法规模化,很可能是因为它没有将工艺转化为产品的所有专业知识和工具。它也没有机会窗口。它甚至没有一个可以继续削弱美国和台湾多年领先优势的中间站。

 

             复制台积电 N7 工艺一定是困难的、昂贵的和高度优先的,但这是一条死路。当我们打开芯片时,我们看到的不是一个挑战性的未来,而是一头沐浴在深紫外线中的小白象。 当竞争对手进入喷气引擎时代时,中国正在学习制造世界上最好的螺旋桨发动机。佩服你的努力,但暂时先别兑现你的筹码。

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