芯片制造和芯片技術(shù)研發(fā)同時突破,中國芯片開創(chuàng)新道路

時間:2022-04-29

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:芯片制造工藝可謂國產(chǎn)芯片的瓶頸,當(dāng)前國產(chǎn)最先進(jìn)的芯片制造工藝為14nm,這相當(dāng)于臺積電在2015年量產(chǎn)的16nmFinFET工藝,芯片制造工藝的落后已成為國產(chǎn)芯片前進(jìn)的主要障礙。

  近期中芯國際高層表示N+1工藝即將量產(chǎn),業(yè)界預(yù)期該工藝相當(dāng)于臺積電的7nm工藝;另外中科院表示它研發(fā)的risc-V架構(gòu)的香山核心以28nm工藝生產(chǎn)的芯片性能已達(dá)到較為先進(jìn)水平,預(yù)計下一代香山核心的性能將趕上ARM當(dāng)前領(lǐng)先水平,這預(yù)示著國產(chǎn)芯片的發(fā)展進(jìn)入新階段。

  一、芯片制造工藝多條道路推進(jìn)

  芯片制造工藝可謂國產(chǎn)芯片的瓶頸,當(dāng)前國產(chǎn)最先進(jìn)的芯片制造工藝為14nm,這相當(dāng)于臺積電在2015年量產(chǎn)的16nmFinFET工藝,芯片制造工藝的落后已成為國產(chǎn)芯片前進(jìn)的主要障礙。

  不過中國制造對芯片需求多種多樣,除手機(jī)芯片、CPU等少數(shù)芯片需要先進(jìn)芯片制造工藝之外,其實大多數(shù)芯片只要14nm及更成熟的工藝就足以滿足需求,據(jù)悉國內(nèi)芯片有八成都是采用成熟工藝生產(chǎn),其中比亞迪的IGBT芯片更是采用90nm工藝生產(chǎn),但是在性能方面同樣居于汽車芯片行業(yè)領(lǐng)先水平,原因是成熟工藝生產(chǎn)的芯片更可靠。

  中芯國際能推進(jìn)至7nm工藝將能滿足國內(nèi)九成以上的芯片需求,并且中芯國際量產(chǎn)7nm工藝的話也將推動它成為全球第三家擁有先進(jìn)工藝制程的芯片制造企業(yè),原因是位居它之前的聯(lián)電和格芯都已停止研發(fā)7nm及更先進(jìn)工藝,可以說中芯國際憑借7nm工藝已居于行業(yè)領(lǐng)先水平。

  全球芯片行業(yè)如今對先進(jìn)芯片制造工藝也出現(xiàn)了分歧,原因是更先進(jìn)的工藝成本太高,太多芯片企業(yè)承受不起;另外就是3nm及更先進(jìn)的工藝開發(fā)難度太高,臺積電的3nm工藝研發(fā)延遲量產(chǎn)就是明證。為此包括臺積電在內(nèi)的眾多芯片企業(yè)已成立了Chiplet聯(lián)盟,希望以封裝技術(shù)的變革,提升性能降低成本,臺積電和蘋果都已實現(xiàn)了相關(guān)的技術(shù),華為海思也申請了芯片堆疊技術(shù),這意味著中芯國際量產(chǎn)7nm工藝后輔以芯片堆疊技術(shù)可以接近5nm的性能,滿足絕大多數(shù)芯片需求。

  二、芯片設(shè)計方面的突破

  在芯片制造方面突破瓶頸之后,國產(chǎn)芯片也在芯片架構(gòu)方面推進(jìn),此前國產(chǎn)芯片主要基于ARM架構(gòu)研發(fā),不過自從華為的遭遇之后,國產(chǎn)芯片已開始在多種架構(gòu)方面推進(jìn),在X86、ARM、alpha等架構(gòu)方面都有參與。

  除了上述架構(gòu)之外,目前它們還在大力投入研發(fā)的芯片架構(gòu)就是Risc-V,Risc-V架構(gòu)為全新架構(gòu),目前尚未有歐美企業(yè)取得專利優(yōu)勢,中國芯片行業(yè)及早介入,可以獲得Risc-V架構(gòu)更多專利,甚至獲得主導(dǎo)權(quán)。

  中科院、華為、阿里巴巴等國內(nèi)眾多芯片企業(yè)都已加入Risc-V陣營。其中阿里巴巴在Risc-V架構(gòu)商用方面進(jìn)展最快,阿里平頭哥開發(fā)的玄鐵系列已出貨數(shù)十億顆,廣泛應(yīng)用于AIOT行業(yè),證明了Risc-V確實可以成熟工藝開發(fā)出性能足夠、功耗比ARM架構(gòu)更低等優(yōu)點。

  如今中科院開發(fā)的香山芯片可以28nm工藝生產(chǎn)出性能接近10nm工藝的高通驍龍835,更是證明了Risc-V架構(gòu)具備以成熟工藝生產(chǎn)出性能領(lǐng)先的芯片,中科院預(yù)期下一款芯片以14nm工藝生產(chǎn)將可以達(dá)到當(dāng)下的4nm芯片驍龍8G1的水平。

  如此以國內(nèi)芯片設(shè)計技術(shù)水平,加上中芯國際的7nm工藝,再輔以芯片堆疊技術(shù),國產(chǎn)芯片在性能方面趕超安卓芯片領(lǐng)先者高通和聯(lián)發(fā)科已不再話下,甚至趕超蘋果都有可能,而安卓芯片當(dāng)下已基本失去了趕超蘋果的實力,這更將是國產(chǎn)芯片的重大突破。

  可以說國產(chǎn)芯片諸多行業(yè)的共同合作,不僅可望在手機(jī)芯片行業(yè)趕上全球領(lǐng)先水平,更有可能如蘋果那樣殺入PC處理器市場,蘋果的M1處理器不僅性能跟上了Intel的PC處理器而功耗卻只有后者的一半,讓業(yè)界對RISC架構(gòu)充滿了熱情,國產(chǎn)芯片研發(fā)Risc-V架構(gòu)芯片也可以復(fù)制蘋果的成功,顛覆手機(jī)芯片和PC處理器市場。


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