指望非傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料和工藝彎道超車不切實際

當(dāng)下，國內(nèi)對于芯片有一種非常急迫的心情，領(lǐng)導(dǎo)很急、媒體很急、民眾很急，在這種急切的心態(tài)下，輿論上總有一種“大躍進(jìn)”心態(tài)，仿佛依靠幾種新技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)彎道超車，然后不懼怕川普卡脖子。

然而，這種彎道超車的思路是不切實際的。首先，新材料新工藝并非沒有，當(dāng)下，桌面CPU、手機(jī)SoC等和老百姓接觸最廣的芯片普遍采用硅材料，這是第一代半導(dǎo)體材料。在技術(shù)上，半導(dǎo)體材料已經(jīng)發(fā)展了3代，第二代材料以砷化鎵為代表，第三代材料以氮化鎵、碳化硅為代表。在明明能用第二代、第三代材料的情況下，為何還要依然使用硅材料呢？原因就是廉價好用，目前圍繞現(xiàn)有工藝構(gòu)筑的成熟產(chǎn)業(yè)生態(tài)，也限制了新材料、新工藝逆襲的可能性。既然硅材料已經(jīng)能把性能做得不錯，而且廉價，那么，為何要去用更加昂貴的材料呢？RF過去用過砷化鎵，但不少廠家又用回硅材料，原因也是性能夠用、廉價實惠。

工藝也是類似，事實上FinFET工藝與SOI工藝并非對立關(guān)系，兩者能夠互補，形成FinFET+SOI，比單獨使用FinFET工藝或SOI工藝效果更好，那么，為何臺積電、英特爾等廠家不這么做呢？原因就在于FinFET已經(jīng)很不錯了，而且廉價好用。

因此，將來即便出現(xiàn)了真正具有產(chǎn)業(yè)化潛力的新材料、新工藝，也未必會對現(xiàn)有的芯片材料和工藝造成革命，就如同自行車、汽車、高鐵、客機(jī)之間不是取代關(guān)系，而是互補關(guān)系。

另外，由于芯片設(shè)計和制造結(jié)合得非常緊密，貿(mào)然在材料和工藝上“突進(jìn)”，也會帶來大問題。目前半導(dǎo)體制造中換個工藝或者制程，芯片的電路部分很可能就要重新設(shè)計。如果新工藝優(yōu)化得不好或是芯片沒有根據(jù)新工藝做足夠的調(diào)整，新工藝流片的芯片性能和穩(wěn)定性不如老工藝是完全有可能的。對于目前的芯片設(shè)計而言，半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)必須要把足夠多的參數(shù)和數(shù)據(jù)提前提供并不斷更新才能保證設(shè)計的正常進(jìn)行，這一過程中需要做大量的實驗，花費巨額的資金，對于新工藝而言還有完全失敗的可能性。

同時隨著半導(dǎo)體制造企業(yè)出于保護(hù)技術(shù)秘密，降低設(shè)計企業(yè)開發(fā)成本等因素，往往還會提供給設(shè)計企業(yè)封裝好的工藝庫和工具箱，甚至于連設(shè)計用的IDE都必須由半導(dǎo)體制造企業(yè)定制。新工藝如果沒有足夠多的優(yōu)點和可靠的財力支持很有可能倒在顛覆半導(dǎo)體制造方式的征程上。

正是因此，對于彎道超車不宜抱過大的期望。我們一方面不放棄對先進(jìn)技術(shù)方向的探索，另一方面也要在傳統(tǒng)方向上一步一個腳印的追趕。

不久前，中芯國際表示，位于上海市浦東張江哈雷路的工廠已經(jīng)開始量產(chǎn)14nm芯片，并開始研發(fā)12nm工藝。華虹集團(tuán)總工程師趙宇航表示，集團(tuán)14nmFinFET工藝全線貫通，SRAM良率超過25%，2020年將快速推進(jìn)。

中芯國際14納米級芯片提前一年實現(xiàn)量產(chǎn)   截圖自《浦東時報》

2019年12月，武漢弘芯半導(dǎo)體舉行了首臺高端光刻機(jī)設(shè)備進(jìn)廠儀式。弘芯半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)園是2018年武漢單個最大投資項目，位于臨空港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)臨空港大道西側(cè)，規(guī)劃用地面積636畝，建筑面積65萬平方米，總投資1280億元。弘芯的CEO是臺積電元老蔣尚義，主攻方向是14nm工藝和射頻特種工藝。

相信在大陸三大晶圓廠的努力下，大陸掌握12/14nm工藝，只是時間問題。雖然在追趕臺積電的道路上任重道遠(yuǎn)，但大陸企業(yè)將鍥而不舍，負(fù)重前行。

（作者微信公眾號 tieliu1888）

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