近兩年來，美國(guó)對(duì)華為等我國(guó)科技企業(yè)的芯片封鎖，驗(yàn)證了幾年前外媒對(duì)“中國(guó)芯”的評(píng)價(jià)--比較落后，但“中國(guó)芯”的落后是指?jìng)鹘y(tǒng)的硅基芯片。

所謂的硅基芯片，就是將一粒粒沙子融化，提取出純度高達(dá)99.999%的單晶硅，然后經(jīng)過切割，制成薄薄的晶圓硅片，緊接著對(duì)晶圓硅片進(jìn)行集成電路的光刻、蝕刻、等離子注入、封測(cè)等，最后才能應(yīng)用在各種各樣的電子產(chǎn)品上。

不可否認(rèn)的是，在硅基芯片領(lǐng)域，我國(guó)的技術(shù)確實(shí)不如美國(guó)、歐洲和日本，美國(guó)掌握著光源技術(shù)、壟斷著EDA工業(yè)軟件市場(chǎng)，英國(guó)掌握著ARM芯片設(shè)計(jì)架構(gòu)，日本壟斷著化學(xué)材料光刻膠，美歐多國(guó)共同控制著光刻機(jī)等。

在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，企業(yè)分工非常明確，為何我國(guó)芯片制造企業(yè)無法借用他國(guó)企業(yè)的高端技術(shù)制造芯片?究其原因，就是這些國(guó)家早在幾十年前就簽訂了《瓦森堡協(xié)定》，禁止向我國(guó)出口一切核心技術(shù)，限制我國(guó)科技的發(fā)展。

美國(guó)對(duì)華為的芯片封鎖，讓我們意識(shí)到，要想打破芯片封鎖，就必須兩條腿走路，一方面加大在硅基芯片領(lǐng)域核心技術(shù)的攻關(guān)力度，快速完成追趕，甚至實(shí)現(xiàn)反超，一方面要積極探索新一代芯片，其中，碳基芯片被寄予厚望，且已經(jīng)走在了世界各國(guó)的前面。

2nm芯片關(guān)鍵材料被確認(rèn)

隨著芯片制程工藝的更新迭代，硅基芯片的發(fā)展已經(jīng)觸摸到摩爾定律的天花板，每前進(jìn)一步，不但要攻克無數(shù)個(gè)技術(shù)難關(guān)，制造芯片的材料也需要不斷地進(jìn)行更替，以便集成更多的晶體管。為了促進(jìn)芯片行業(yè)的發(fā)展，全世界權(quán)威半導(dǎo)體專家齊聚一堂，在2021年“IEEE國(guó)際芯片導(dǎo)線技術(shù)會(huì)議”上共同探討新型芯片材料問題。經(jīng)過幾天的討論之后，參會(huì)專家的意見達(dá)成一致，將在光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)更有優(yōu)勢(shì)的石墨烯定為下一代芯片材料。據(jù)媒體報(bào)道，為了芯片制程的發(fā)展，IEEE將石墨烯定為未來最主要的半導(dǎo)體材料，且繼續(xù)遵循摩爾定律，2nm芯片關(guān)鍵材料將替換成石墨烯。

中科院立大功,石墨烯作為2nm芯片的關(guān)鍵材料，我國(guó)在這方面的技術(shù)處于一個(gè)什么樣的水平呢?簡(jiǎn)單點(diǎn)說，我國(guó)可以卡住世界芯片行業(yè)發(fā)展的脖子。早在去年10月，中科院就實(shí)現(xiàn)了8英寸石墨烯晶圓的量產(chǎn)，堪稱新一代芯片發(fā)展史上的里程碑。

值得一提的是，中科院制造的8英寸石墨烯晶圓，雖然比常規(guī)的硅晶圓小了一些，但卻是世界首款石墨烯晶圓，是中國(guó)人在芯片材料領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)對(duì)西方技術(shù)的一次超越，撕破了西方的技術(shù)城墻，讓我國(guó)掌握了新一代芯片的主導(dǎo)權(quán)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，多家芯片代工企業(yè)已經(jīng)開始與中科院進(jìn)行溝通，希望在石墨烯領(lǐng)域展開合作，其中不乏國(guó)內(nèi)芯片代工巨頭中芯國(guó)際，但可能涉及到商業(yè)機(jī)密，中芯國(guó)際給予了投資者一個(gè)模棱兩可的回答：公司目前的業(yè)務(wù)暫未涉及到石墨烯晶圓領(lǐng)域。

在西方技術(shù)封鎖之下，本著缺什么就造什么的原則，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在這幾年迎來了迅猛發(fā)展，原本連中低端芯片都需要進(jìn)口的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，如今在28nm以上工藝制程芯片方面，日產(chǎn)能已超過了10億顆。

然而，在高端芯片領(lǐng)域，EUV光刻設(shè)備卻始終是繞不過去的坎，另外，隨著ASML赴美，基本就意味著我們進(jìn)口的EUV設(shè)備是徹底無望了。

盡管ASML表示：中國(guó)在十五年之內(nèi)就能獨(dú)自造出EUV光刻機(jī)，且會(huì)掌握所有核心技術(shù)。但所有人都清楚，在發(fā)展如此迅速的科技時(shí)代，“中國(guó)芯”等不了這么久。

而且目前的最尖端的3nm芯片制造工藝已經(jīng)達(dá)到了物理極限，為延續(xù)摩爾定律，全球都在積極尋找著新型半導(dǎo)體材料，屆時(shí)，新型芯片的制造會(huì)不會(huì)用EUV設(shè)備還是一個(gè)未知數(shù)。

鑒于這個(gè)情況，張鈸教授指出，“中國(guó)芯”有兩個(gè)破冰方向，第一：在傳統(tǒng)硅基芯片領(lǐng)域進(jìn)行追趕，繼續(xù)保持對(duì)EUV等尖端制造設(shè)備的研發(fā);第二：創(chuàng)新地研發(fā)下一代芯片，比如碳基、量子芯片、金剛石芯片等多種類型，至于最符合時(shí)代發(fā)展、最符合商業(yè)邏輯，一直沒有確切的答案。

不過，眼看著3nm芯片的誕生越來越近，如果還無法確定出接下來的半導(dǎo)體發(fā)展方向，那么必然會(huì)出現(xiàn)技術(shù)斷層。

為此，全球各大半導(dǎo)體巨頭齊聚一堂，召開了IEEE國(guó)際芯片導(dǎo)線技術(shù)大會(huì)，經(jīng)過幾天激烈的討論，終于有了定論：以石墨烯為材料的碳基芯片，被認(rèn)為是最有希望打破3nm物理極限、延續(xù)摩爾定律的2nm新型芯片。

有消息稱，中科院經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力，我國(guó)在芯片領(lǐng)域不斷取得突破，如我國(guó)自主研發(fā)的光刻機(jī)，為芯片自主生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近日，在中科院制造出2納米芯片，這一個(gè)級(jí)別的芯片全稱為垂直納米環(huán)珊晶體管。實(shí)際上就是硅-石墨烯-鍺基片。

一. 如果我國(guó)自主研發(fā)出光刻機(jī)2納米不是夢(mèng)

現(xiàn)在的問題是我們還沒有研究出來2納米光刻機(jī)。但是，按照中芯國(guó)際的最新報(bào)道，中芯國(guó)際已經(jīng)成功繞過荷蘭ASML公司光刻機(jī)的專利，并能成功制造出7納米芯片，在今年年底即將量產(chǎn)。不得不說這是個(gè)天大的好消息。

二. 光刻機(jī)與芯片的關(guān)系

應(yīng)該說沒有匹配的2納米光刻機(jī)，再好的芯片，也就是基片也制造不出來2納米芯片。光刻機(jī)是把電子元器件，幾個(gè)億或幾十個(gè)億的電子元器件刻出來，這是最關(guān)鍵的一道工序。目前只有荷蘭ASML能生產(chǎn)的光刻機(jī)也在5納米制程上，可想而知，制造出2納米的光刻機(jī)，其技術(shù)難度難以想象。

2018年，中芯國(guó)際曾向荷蘭ASML公司訂購兩臺(tái)光刻機(jī)，可直至今日，這兩臺(tái)光刻機(jī)依然不見蹤影，顯然荷蘭ASML公司已經(jīng)違約，但這家公司給出的原因是，未獲荷蘭政府批準(zhǔn)，不允許出口。相信明眼人都能知曉其中原因，其實(shí)政府不批準(zhǔn)并不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是美國(guó)等西方國(guó)家想要卡住我們的脖子，封鎖我國(guó)的芯片技術(shù)。

三. 荷蘭ASML沒想到的事情發(fā)生了

這次中芯國(guó)際卻狠狠地打了ASML的臉，即使沒有你的光刻機(jī)，"中國(guó)芯"依然能夠?qū)崿F(xiàn)自主化生產(chǎn)。早在去年年底，中芯國(guó)際CEO梁孟松就對(duì)外宣布，目前中芯國(guó)際已經(jīng)成熟地掌握14nm工藝，并且將在2020年第一季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)每個(gè)月的產(chǎn)量能達(dá)到3K-4K枚，這個(gè)消息無疑讓中國(guó)的芯片行業(yè)振奮了起來，因?yàn)槿A為的麒麟710A芯片的工藝正是14nm，并且這款芯片正存在著代工缺口。

據(jù)梁孟松介紹稱，目前N+1工藝正在測(cè)試之中，這種工藝下的芯片有著非常好的性能，在N+1工藝的加持下，芯片功耗相比原來下降一半，SoC面積大幅縮減，測(cè)試數(shù)據(jù)表面，這種工藝已經(jīng)十分接近臺(tái)積電的7nm制程工藝了，也就是說，中芯國(guó)際在沒有ASML光刻機(jī)的情況下，也完成了7nm芯片的生產(chǎn)。預(yù)計(jì)在今年年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

真的了不起，中芯國(guó)際好樣的。