國產(chǎn)半導(dǎo)體的發(fā)展之路充滿了淚水, 芯片到底有多重要 ？

芯片到底有多重要? 答案可能很多人都會回答:"是啊，芯片就是我們生活中最基本的工具!"然而，你知道嗎?芯片正在改變著整個(gè)世界!這究竟是因?yàn)槭裁茨?答案很簡單。 答案顯而易見，從社交網(wǎng)絡(luò)到移動支付、從大數(shù)據(jù)到新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，芯片一直是一場新的戰(zhàn)役，5G技術(shù)的突破帶動了全球半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究浪潮。其中，華為5G在中國的發(fā)展讓億萬人激動不已，因?yàn)樗癸@了中國信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，但如果你冷靜思考，不難發(fā)現(xiàn)，我們一直期待的“科技霸權(quán)”正在云端漂浮。美國一直在對中國進(jìn)行“降維打擊”，扼殺中國自主研發(fā)的芯片的先進(jìn)工藝。

所以，國產(chǎn)半導(dǎo)體的發(fā)展之路充滿了淚水，但就在不久前，來自云南大學(xué)的好消息傳來，云南大學(xué)的研究人員已經(jīng)打破了對新材料的限制，新材料的性能將超過第三代半導(dǎo)體性能。聽到這個(gè)消息，相信很多關(guān)注半導(dǎo)體領(lǐng)域的人都很興奮，因?yàn)樾虏牧系某霈F(xiàn)是非常重要的，我們不禁要問，在芯片工藝中有哪些困難?

人們經(jīng)常提到的摩爾定律是什么?新材料的出現(xiàn)會給芯片領(lǐng)域帶來什么?隨著科技的發(fā)展，全球半導(dǎo)體行業(yè)也發(fā)生了很多變化，但多年來，硅基半導(dǎo)體材料無例外地應(yīng)用于各種芯片，使芯片從0分發(fā)展到80點(diǎn)，但時(shí)至今日，芯片的發(fā)展已經(jīng)超過了80點(diǎn)，想要有新的突破，但硅基半導(dǎo)體的最大障礙之一就是摩爾定律。

所謂的“摩爾定律”是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾發(fā)明的。1965，摩爾發(fā)現(xiàn)，每十八個(gè)月至24月，集成電路上的元器件數(shù)目便增加一倍，而芯片的性能亦增加一倍。我們都知道，經(jīng)改良的芯片制程工藝可減少晶體管的體積，使更多的晶體管集成于相同尺寸的晶片，同時(shí)亦可減低晶體管的耗電量及硅片成本。這是非常好的，但是隨著制程工藝的改進(jìn)，由于距離太短和絕緣層太

由于臺積電泄漏漏電率，功耗高，因此被稱為“TSMC”。

許多公司和相關(guān)機(jī)構(gòu)一直在努力解決漏電問題，但當(dāng)晶體管低于10nm時(shí)，這個(gè)問題幾乎沒有什么解決辦法，因?yàn)榫w管中的電子具有量子隧穿效應(yīng)，導(dǎo)致電子偏離了設(shè)計(jì)的方向。到目前為止，最先進(jìn)的芯片工藝制程已經(jīng)達(dá)到5nm，而全球半導(dǎo)體代加工duo、三星和臺積電(臺積電仍在3nm競爭，而美國科技巨頭IBM則通過制造全球首款2nm半導(dǎo)體芯片，將自己的統(tǒng)治地位押在了3nm上。

但是如果你想開發(fā)1nm以下的芯片，硅基芯片的摩爾定律將完全失效，這意味著硅基芯片的極限即將達(dá)到，但1nm絕不是人們研究芯片的底線，目前全世界面臨的挑戰(zhàn)似乎只有一個(gè)解決方案：尋找新的材料來替代它們。誰先找到它，誰就領(lǐng)先。薄，納米級晶體管之間的漏電也會增加芯片的功耗。

自缺芯潮爆發(fā)以來，成熟制程芯片的需求不斷飆升，導(dǎo)致供需嚴(yán)重失衡。MCU、模擬芯片(包括電源管理芯片、驅(qū)動芯片等)、高壓 MOS、IGBT 等一眾芯片均處于缺貨狀態(tài)。尤其是車用芯片，更是缺貨的重災(zāi)區(qū)，力積電董事長曾發(fā)表" 車用電子供應(yīng)鏈恐慌斷鏈，引發(fā)囤貨，已經(jīng)加劇成熟制程芯片的供需失衡壓力 "的言論，蘋果也曾表示" 短缺的芯片主要是成熟制程芯片，而非先進(jìn)制程芯片 "。

晶圓代工成熟制程產(chǎn)能大缺，報(bào)價(jià)也水漲船高，以成熟制程芯片常用的 8 英寸晶圓為例，2021 年，8 英寸晶圓代工產(chǎn)能價(jià)格調(diào)漲20-40%，業(yè)內(nèi)甚至傳出，IC 設(shè)計(jì)廠商以競標(biāo)的形式加價(jià)，以求得成熟制程的代工產(chǎn)能。

但前段時(shí)間，業(yè)內(nèi)傳來消息，稱晶圓代工企業(yè)陸續(xù)通知 IC 設(shè)計(jì)客戶，不會再調(diào)升成熟制程的代工價(jià)格，這意味著自 2020 年年底以來，連續(xù) 6 個(gè)季度的成熟制程晶圓代工價(jià)格上揚(yáng)走勢將宣告終結(jié)。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，此舉并不意味著成熟制程晶圓代工產(chǎn)能過剩，緊缺的現(xiàn)象依然持續(xù)，如車用相關(guān)的 28nm、40nm 等成熟制程工藝供給仍十分緊張。

近日，郭平在華為2021財(cái)報(bào)發(fā)布會上也積極回應(yīng)了這一問題。不可否認(rèn)，芯片問題必須徹底解決，華為還有很長的路要走。不過，郭平透露，未來華為可能會使用芯片堆疊模式來提升芯片性能，將不再受限于5nm、4nm、1nm等工藝。

什么是芯片疊加模式?很多人看到這6個(gè)字可能會覺得有些陌生，但其實(shí)關(guān)注蘋果2022年春季新品發(fā)布會的朋友們都非常熟悉了。 M1 Ultra芯片采用芯片堆疊模式，M1+M1成為在M1的基礎(chǔ)上，M1 Ultra的性能更加強(qiáng)大。

除了蘋果使用芯片堆疊技術(shù)外，英特爾的奔騰D也是如此。基本原理可以理解為，通過堆疊兩顆28nm芯片，可以達(dá)到一顆14nm芯片的性能。當(dāng)然，芯片堆疊并不是簡單的連接在一起。需要修改芯片設(shè)計(jì)和封裝技術(shù)，處理芯片發(fā)熱的問題，所以技術(shù)難度不小，也沒有聽起來那么簡單。

但如果華為的芯片堆疊模式真的能夠?qū)崿F(xiàn)，那么國產(chǎn)芯片就不會受到EUV光刻機(jī)的限制。眾所周知，為了制造高端芯片，EUV光刻機(jī)不可避免，但現(xiàn)在ASML也受到美國禁令的影響，無法向中國市場提供EUV光刻機(jī)。因此，芯片堆疊模式很可能成為中國芯片發(fā)展的新方向。希望華為能盡快打破困境，化蛹為蝶。你覺得這怎么樣?