1什么是工藝制程？

工藝制程是集成電路制作過(guò)程中的術(shù)語(yǔ)，指的是MOS晶體管（MOSFET，金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的柵極長(zhǎng)度（如：28nm、20nm、14nm、7nm等）。這個(gè)長(zhǎng)度用于表征集成電路的集成度高低。尺寸越小，代表每個(gè)晶體管所占面積越小，單位內(nèi)晶體管數(shù)量就越高，代表著集成度就越高。或者理解為，制程越小，單位芯片存儲(chǔ)量越大，處理器就可以擁有更多的功能和更高的性能。

2芯片的重要性？我們脖子被“卡”在哪？

芯片被稱(chēng)為工業(yè)時(shí)代的“糧食”，人類(lèi)智慧皇冠上的明珠。手機(jī)、電腦、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、飛機(jī)輪船等，都需要芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以說(shuō)幾乎各個(gè)行業(yè)都不離開(kāi)芯片的支持，其重要性不言而喻。在大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈的今天，芯片更被視作國(guó)之利器，誰(shuí)掌握了更先進(jìn)的芯片技術(shù)，誰(shuí)就能在未來(lái)的發(fā)展中掌握主動(dòng)權(quán)。

多年來(lái)我國(guó)對(duì)芯片的進(jìn)口額一直遠(yuǎn)高于其他行業(yè)。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)對(duì)集成電路的進(jìn)口額高達(dá)2.79萬(wàn)億元，遠(yuǎn)超過(guò)了原油進(jìn)口額的1.66萬(wàn)億元。

 

圖 | 2021年中國(guó)各類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)口額及增速（億元）

其實(shí)在集成電路制造方面，我國(guó)上世紀(jì)70年代就已經(jīng)展開(kāi)了對(duì)光刻機(jī)等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，但當(dāng)時(shí)“造不如買(mǎi)、買(mǎi)不如租”的理念盛行，外加上芯片行業(yè)本身需要巨額投資，回報(bào)率低，諸多因素讓西方國(guó)家在半導(dǎo)體行業(yè)掌握住了話(huà)語(yǔ)權(quán)，也讓芯片成了中國(guó)的致命短板。

而近年來(lái)中美科技競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，美方通過(guò)技術(shù)封鎖手段試圖達(dá)到遏制中國(guó)科技發(fā)展的目的。在前期要求相關(guān)企業(yè)對(duì)中國(guó)禁售高端光刻機(jī)、向華為公司施加“芯片禁令”、組織“芯片四方聯(lián)盟”圍堵中國(guó)等措施后，又推出了《芯片和科學(xué)法案》——在尋求重奪行業(yè)主導(dǎo)權(quán)的同時(shí)，限制和阻止半導(dǎo)體國(guó)際企業(yè)在中國(guó)大陸的既有制造能力和計(jì)劃中的先進(jìn)制造能力，進(jìn)而將這些制造能力虹吸到美國(guó)。美國(guó)在“芯片法案”中加入“中國(guó)護(hù)欄”條款，讓企業(yè)在中美產(chǎn)業(yè)政策中選邊站隊(duì)，利用產(chǎn)業(yè)政策擾亂國(guó)際市場(chǎng)和全球供應(yīng)鏈。

盡管“芯片法案”將發(fā)揮一定作用，但是否能真正改變?nèi)虬雽?dǎo)體格局還有待觀(guān)察。他認(rèn)為，“芯片法案”存在若干局限性，例如低估了芯片產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、再造的難度。美國(guó)智庫(kù)戰(zhàn)略國(guó)際研究中心也分析認(rèn)為，在復(fù)雜和高度依存的全球價(jià)值鏈中，美國(guó)和中國(guó)的半導(dǎo)體企業(yè)早已深度融合，要使供應(yīng)鏈完全本地化，將付出巨大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)成本。因此，全球半導(dǎo)體行業(yè)完全“脫鉤”是非常不切實(shí)際的。據(jù)波士頓咨詢(xún)公司等機(jī)構(gòu)估計(jì)，如果華盛頓采取對(duì)華“技術(shù)硬脫鉤”政策，可能會(huì)損害一些美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的利益，這或?qū)⑹顾鼈儐适?8%的全球市場(chǎng)份額和37%的收入，并減少1.5萬(wàn)個(gè)至4萬(wàn)個(gè)高技能工作崗位。換言之，“芯片法案”提供的補(bǔ)貼很可能無(wú)法彌補(bǔ)半導(dǎo)體企業(yè)將工廠(chǎng)從中國(guó)遷往美國(guó)的成本。

我們常說(shuō)中國(guó)芯片被卡脖子，而被卡在哪？其實(shí)就是高端芯片被卡在制造技術(shù)上。芯片產(chǎn)業(yè)作為一條產(chǎn)業(yè)鏈，大致可以分成設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試等三部分，還有多個(gè)非常重要的旁支，比如制造環(huán)節(jié)的制造設(shè)備、材料，芯片設(shè)計(jì)端的設(shè)計(jì)公司EDA。美國(guó)坐擁各類(lèi)芯片設(shè)計(jì)、制造到封測(cè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，專(zhuān)利技術(shù)，更是擁有一大批實(shí)力雄厚，可以主導(dǎo)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的大公司，如英偉達(dá)、IBM、高通、蘋(píng)果等。歐洲坐擁芯片精密設(shè)備儀器，歐洲在芯片設(shè)備領(lǐng)域尤為顯著的就是光刻機(jī)。ASML公司的光刻機(jī)可謂鼎鼎大名，占據(jù)了80%的光刻機(jī)市場(chǎng)。日本坐擁有眾多材料和上游元器件公司。50%的全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)出自日本，日本半導(dǎo)體材料工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r可見(jiàn)一斑。中國(guó)臺(tái)灣坐擁代工和封測(cè)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。有全球最大的集成電路代工廠(chǎng)臺(tái)積電，有全球最大的封測(cè)廠(chǎng)日月光。

中國(guó)大陸在芯片領(lǐng)域起步晚，相對(duì)來(lái)說(shuō)較為落后，芯片工藝制造領(lǐng)域落后于發(fā)達(dá)國(guó)家2到3代。不過(guò)中國(guó)大陸在封測(cè)在全球也占據(jù)很高的市場(chǎng)份額，華為、中芯國(guó)際等作為國(guó)內(nèi)國(guó)際芯片巨頭，在芯片領(lǐng)域也有著自己的一技之長(zhǎng)，華為在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域處于全球第一陣營(yíng)，華為的海思芯片就是一個(gè)例子。中芯國(guó)際在芯片制造不斷發(fā)力。

3成熟工藝制程、先進(jìn)工藝制程以及14nm

美國(guó)對(duì)中國(guó)采取禁止高算力芯片輸入、停止相關(guān)設(shè)備出口和服務(wù)支持、禁止一切美國(guó)人（美國(guó)國(guó)籍或持有綠卡）為中國(guó)大陸芯片產(chǎn)業(yè)工作，其目的就是將我國(guó)芯片技術(shù)水平鎖死在成熟制程，無(wú)法發(fā)展先進(jìn)制程。

開(kāi)篇提到，一般來(lái)說(shuō)，晶體管中柵極的寬度越窄，晶體管就越小，電流通過(guò)時(shí)的損耗越低，性能也越高，制造工藝也更復(fù)雜。目前，業(yè)界普遍認(rèn)為28nm是成熟制程與先進(jìn)制程的分界線(xiàn)，28nm及以上的制程工藝被稱(chēng)為成熟制程，28nm以下的制程工藝被稱(chēng)為先進(jìn)制程。

然而，芯片不是越小越好，先進(jìn)制程芯片的性能雖好，但耐久性差，只在手機(jī)處理器等少數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，在工業(yè)、汽車(chē)、軍事等領(lǐng)域，反而成熟制程芯片更加可靠。直至今日，成熟制程仍然有著無(wú)法替代的價(jià)值。

近年來(lái)，隨著用戶(hù)及車(chē)企對(duì)芯片性能的要求日漸提升，邁入先進(jìn)工藝制程的14nm生產(chǎn)線(xiàn)在半導(dǎo)體中也越來(lái)越關(guān)鍵，而能掌握對(duì)14nm工藝芯片的規(guī)模量產(chǎn)，將能滿(mǎn)足市場(chǎng)80%左右的工藝需求，這對(duì)芯片自給率的提升起到了至關(guān)重要的作用。幾個(gè)月前，我國(guó)已正式實(shí)現(xiàn)了14nm這一先進(jìn)工藝制程芯片的量產(chǎn)。

進(jìn)入14nm階段后，對(duì)于中企及消費(fèi)者而言，最大的意義就是實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)芯片的自由，代表著國(guó)產(chǎn)芯片可以在絕大多數(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域自給自足，擺脫受制于人的困境。比如中端PC處理器、手機(jī)芯片、5G基站芯片、顯示驅(qū)動(dòng)芯片、存儲(chǔ)芯片、車(chē)機(jī)芯片等都可以實(shí)現(xiàn)自給自足，幫助許多企業(yè)解決了排隊(duì)等訂單的問(wèn)題。而且數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電有50%的芯片都是采用14nm及以上制程工藝，這也意味著中企將有更多的機(jī)會(huì)從臺(tái)積電手里搶訂單。

此外，14nm能量產(chǎn)之后，也許7nm芯片的量產(chǎn)也不遠(yuǎn)了。DUV光刻機(jī)是生產(chǎn)14nm工藝芯片不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，而浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)經(jīng)過(guò)多次曝光后也能達(dá)到7nm工藝，雖然會(huì)導(dǎo)致成本更高、良品率難以控制，但至少能解決從0到1的突破。盡管14nm制程距離頂尖的3nm工藝還有很大的差距，EUV光刻機(jī)也是擺在中國(guó)芯面前的一座大山，但我們完全有理由相信，這一切都難不倒中國(guó)科學(xué)家，只是不太久的時(shí)間問(wèn)題而已。

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