原创胖福的小木屋 2020-02-28 13:34:41

近日，中芯国际表示要在第四季度量产7nm，这表示中芯已经攻克了7nm工艺，这意味着中芯和台积电之间只有1代的差距了。

根据中芯国际联席CEO梁孟松博士所示，N+1工艺和14nm相比，性能提升了20%，功耗降低了57%，逻辑面积缩小了63%，SoC面积减少了55%。

N+1之后还会有N+2，这两种工艺在功耗上表现差不多，区别在于性能及成本，N+2显然是面向高性能的，成本也会增加。

从梁孟松的解释来看，中芯国际的7nm工艺发展跟台积电的路线差不多，7nm节点一共发展了三种工艺，分别是低功耗的N7、高性能的N7P、使用EUV工艺的N7+。N+1对应的就是低功耗的N7，N+2对应的就是高性能的N7P。

掌握了7nm工艺的中芯已经可以解决国内95%的需求了，毕竟不是所有的芯片都和手机芯片一样，都追求最先进的工艺制程。

可以说，中芯国际目前发展的势头是蒸蒸日上，从2000年创立至今，将中国大陆与世界一流的半导体技术差距从20年以上缩短至2年以内，只有1代的差距。

而且截止5nm 的时候都会采用FinFET技术，对于梁孟松而言，这并没有很大的难度。

当初半导体研发人员想要研发20纳米以下芯片的时候发现，当闸极长度缩小到 20 纳米以下的时候，遇到了许多问题，其中最麻烦的是当闸极长度愈小，源极和汲极的距离就愈近，闸极下方的氧化物也愈薄，电子有可能偷偷溜过去产生“漏电”；另外一个更麻烦的问题，原本电子是否能由源极流到汲极是由闸极电压来控制的，但是闸极长度愈小，则闸极与通道之间的接触面积愈小，也就是闸极对通道的影响力愈小。

所以20纳米以下的芯片需要采用全新的FinFET 技术，也叫做鳍式场效电晶体。鳍式场效电晶体是闸极长度缩小到 20 奈米以下的关键，拥有这个技术的制程与专利，才能确保未来在半导体市场上的竞争力。

而这项技术的发明者正是梁孟松的老师胡正明。而关键节点是3nm工艺，而三星押注的是GAA环绕栅极晶体管技术，台积电目前还没有公布其具体工艺细节。

目前，半导体行业正在研发nanosheet FET（GAA FET）和nanowire FET（MBCFET），它们被认为是当今finFET的前进之路。

三星在2019年抢先公布了GAA环绕栅极晶体管，根据三星官方的说法，基于全新的GAA晶体管结构，三星通过使用纳米片设备制造出MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET，多桥-通道场效应管)，该技术可以显著增强晶体管性能，取代FinFET晶体管技术。

此外，MBCFET技术还能兼容现有的FinFET制造工艺的技术及设备，从而加速工艺开发及生产。

可以说到3nm的时候才是晶圆代工厂又一次洗牌的时刻，而这也让我们有了更加充足的时间去追赶。不得不说，梁孟松加入中芯之后，中芯的研发进度的确大大加快。

梁孟松是半导体行业内的传奇，在台积电与IBM在130纳米的“铜制程”一战。它帮助台积电打败了IBM，成为了晶圆代工市场的巨头，后来，他又帮助三星突破了14nm的瓶颈，和台积电并列为晶圆代工市场的双雄。

2017年10月，中芯国际正式任命赵海军与梁孟松二人担任首席执行官兼执行董事，在加入了中芯国际之后，仅仅用了不到一年的时间，中芯国际直接从28nm跨越到14nm。而且梁孟松在300天不到的时间就把14nm芯片从3%的良率提高到了95%。在2019年就完成量产。

不过，对于攻克了7nm工艺的中芯而言，接下来如果顺利实现量产，那么最大的问题将摆在眼前——EUV光刻机，EUV光刻机是当前最先进的光刻机，是唯一能够生产7nm以下制程的设备，因为它发射的光线波长仅为现有设备的十五分之一，能够蚀刻更加精细的半导体电路，所以EUV也被成为“突破摩尔定律的救星”。

因为刚刚说了，7nm节点一共发展了三种工艺，前两代工艺不需要EUV光刻机，只有N7+工艺上才开始用EUV工艺，不过光罩层数也比较少，5nm节点寸是充分利用EUV光刻工艺的，达到了14层EUV光罩。

而目前因为美国的阻挠，中芯国际花费1.2亿美元购买的EUV光刻机迟迟没有到货，巧妇难为无米之炊，这也将成为中芯国际最大的难关之一，能否拥有ASML的EUV光刻机，将直接关系到中芯国际是否拥有先进的制程工艺以及量产能力。

要知道，全球仅ASML掌握EUV光刻机技术。而光刻机的研发难度实在是非常高，中国花费了十几年也还没有突破45nm。

除此之外，还有就是产能的问题，中芯国际14nm工艺现在最重要的问题还是产能，主要是在上海的中芯南方12英寸晶圆厂生产，去年底也就生产了1000片晶圆左右，产量很低。

根据中芯国际联席CEO梁孟松的说法，14nm月产能将在今年3月达到4K，7月达到9K，12月达到15K。

但不管怎么样来说，中芯能够在国外的打压之下取得如此卓越的成绩还是非常难得的，中芯国际联合CEO赵海军博士在2019中芯国际技术研讨会上表示，中芯国际要做快速跟随者，要做第二梯队的第一名。他指出，市场上主要有引领者、挑战者、跟随者和利基者四个角色，而中芯国际要做快速的跟随者，要做第二梯队的第一名。

希望中国半导体产业可以加速发展，做到自产自研，满足国内需求。

半导体“传奇”梁孟松加入500天，中芯攻克7nm工艺，将实现量产