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半导体传奇梁孟松加入500天，中芯攻克7nm工艺

半导体“传奇”梁孟松加入500天 ， 中芯攻克7nm工艺 ， 将实现量产台湾风云5613120打开APP2020-02-29 14:02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 ， （现在荷兰终于同意发货）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 。


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