芯片是信息產(chǎn)業(yè)的核心，更是現(xiàn)代工業(yè)的靈魂!隨著半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，孕育了一批著名的芯片制造企業(yè)，例如英特爾、三星、臺積電、中芯國際等。芯片制造既要有技術(shù)論證，又要有研發(fā)實踐，工藝流程繁瑣復(fù)雜，制造設(shè)備精密昂貴，科技附加值極高，從這個角度來看，芯片制造企業(yè)屬于高科技行業(yè)。#半導(dǎo)體芯片#

此前也正是由于中國在芯片制造領(lǐng)域的不足，讓美國看到了借此打壓中國的機會，中國也的確受到了諸多影響。無論是華為的斷臂求生，還是中興的高額罰單，給國內(nèi)所有科技企業(yè)敲響了警鐘：在科技上，中國必須自主!我們相信，美國在芯片領(lǐng)域?qū)θA“卡脖子”不僅無法讓中國屈服，反而會不斷地激勵中國打造出自己具有競爭力的半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)。

我們都知道，隨著半導(dǎo)體芯片行業(yè)的發(fā)展，芯片制程工藝越來越先進，從早前的微米工藝已經(jīng)發(fā)展到了納米工藝。目前最成熟及最先進的是5納米工藝。不過在今年早前的時候，臺積電和三星都已經(jīng)表示在明年正式量產(chǎn)3納米工藝芯片，制程工藝會更進一步提升，并且還表示目前正在加緊研發(fā)2納米制程工藝，預(yù)計將在2024年左右正式推出2納米芯片。

中芯國際是中國內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進、配套服務(wù)最完善、跨國經(jīng)營的集成電路芯片制造企業(yè)。這一期我們就從介紹中芯國際開始，選取幾個關(guān)鍵問題詳細說說我國芯片制造也就是晶圓制造領(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來發(fā)展。

晶圓制造有哪些成熟的商業(yè)模式?

在上一期中，我們在芯片產(chǎn)業(yè)鏈系列研究一：芯片產(chǎn)業(yè)鏈及其投資周期初探中簡單地介紹過，半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈分為核心產(chǎn)業(yè)鏈和支撐產(chǎn)業(yè)鏈。目前來看，核心產(chǎn)業(yè)鏈的主流商業(yè)模式有兩種：

IDM模式，即垂直整合制造模式，其涵蓋了產(chǎn)業(yè)鏈的集成電路設(shè)計、制造、封裝測試等所有環(huán)節(jié);垂直整合制造模式下的集成電路企業(yè)擁有集成電路設(shè)計部門、晶圓廠、封裝測試廠，屬于典型的重資產(chǎn)模式，對研發(fā)能力、資金實力和技術(shù)水平都有很高的要求，因而采用垂直整合制造模式的企業(yè)大多為全球芯片行業(yè)的傳統(tǒng)巨頭，包括英特爾、三星電子等。

Foundry 模式，即晶圓代工模式，也即垂直分工模式，僅專注于集成電路制造環(huán)節(jié)。晶圓代工模式源于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)化分工，形成無晶圓廠設(shè)計公司、晶圓代工企業(yè)、封裝測試企業(yè)。其中，無晶圓廠設(shè)計公司為市場需求服務(wù)，從事集成電路設(shè)計和銷售業(yè)務(wù);晶圓代工企業(yè)以及封裝測試企業(yè)為這類設(shè)計公司服務(wù)。目前，世界領(lǐng)先的晶圓代工企業(yè)有臺積電、格羅方德、聯(lián)華電子和中芯國際等。

簡單來說，IDM就是把核心產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計、制造、封測由一家企業(yè)做，代工模式是只負責(zé)晶圓制造環(huán)節(jié)。晶圓代工的垂直分工模式目前是更加主流的模式，所以它的發(fā)展速度也會更快一些。

按照早前臺積電和三星的表態(tài)，可能很多人都會認為2納米制程芯片要到2024年才能推出，但是并不是。在今年5月份的時候，老美的一家企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了全球首顆2納米制程工藝芯片，這家公司就是咱們熟知的國際商用機器公司IBM。

在很多人看來IBM可以研發(fā)出全球首顆2納米芯片是件很不可思議的事，因為大家對于IBM的認知是一家全球知名的大型計算機公司和軟件供應(yīng)商，主要是為各大企業(yè)提供軟件服務(wù)。這種認知是片面的，其實IBM在全球半導(dǎo)體也十分有名，在半導(dǎo)體技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，早年前也有自己的晶圓廠，只不過后來出售了。雖然不再從事芯片生產(chǎn)業(yè)務(wù)，但是研發(fā)能力一直都在，有自己的研發(fā)中心，首顆2納米芯片就是在IBM自己的研發(fā)中心研發(fā)出來的。

根據(jù)IBM的介紹，這顆2納米芯片在性能上要比7納米芯片同比提升45%，在能耗上同比下降75%，可以說十分地強悍。在制程工藝上IBM采用的是目前最先進的GAA，GAA技術(shù)目前三星正在用于3納米芯片上，而臺積電則會在2納米芯片上使用，可以看出其對于先進技術(shù)的掌握并不輸臺積電和三星。同時因為是更先進的2納米芯片，其能容納的晶體管數(shù)量也很驚人，在指甲蓋大小的面積上可以容納500億顆晶體管。

可能很多人有疑問了，既然IBM研發(fā)出了2納米制程工藝芯片為何不進行量產(chǎn)呢?因為IBM沒有自己的晶圓廠，沒有量產(chǎn)的能力，需要和臺積電，三星這樣的頂級代工廠合作才行，并且即使和它們合作目前也無法進行量產(chǎn)，因為技術(shù)受限，想要真正實現(xiàn)量產(chǎn)要等到2024年，沒錯就是臺積電和三星推出自己2納米芯片的時候。到那時它們的2納米制程工藝會比IBM的要更加強大，到那時IBM的2納米制程工藝不會有什么優(yōu)勢。所以雖然現(xiàn)在IBM憑借自己的制程工藝推出了首款2納米芯片，但是只能證明自身有強大的研發(fā)能力，因為無法量產(chǎn)，產(chǎn)品只是PPT產(chǎn)品。

因此對于臺積電和三星來說只會感到一些壓力，并不會真正威脅到它們。同時一直以來IBM在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)一直都是以輸出技術(shù)而出名。其掌握著很多專利技術(shù)，但是大數(shù)都不自用，都進行了技術(shù)輸出。一直以來其都和三星、AMD等半導(dǎo)體廠家在深度合作，像之前IBM之前就和三星等廠家合作研發(fā)過7納米和5納米芯片。

并且有消息流出說這款2納米芯片就是IBM和三星合作研發(fā)及由三星提供代工技術(shù)支持生產(chǎn)。如果消息是屬實，那對于臺積電來說就是個壞消息了，三星有可能在IBM的幫助下在2納米工藝上實現(xiàn)對臺積電的技術(shù)反超。并且現(xiàn)在臺積電和老美的關(guān)系變得很差，不是不存在老美讓IBM對三星提供技術(shù)支持的可能性。

其實，2nm工藝除了可以應(yīng)用在手機等消費電子設(shè)備上，還可以用在邊緣計算、太空探索、5G/6G等領(lǐng)域。借助這一新工藝幫助，人們的生活水準有望獲得大幅提升。

畢竟，未來社會必然會向著智能化方向發(fā)展，而設(shè)備的智能程度，很大程度都是取決于芯片的制程工藝級別。從該角度來看，2nm技術(shù)其實可以幫助智能化產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)更加快速的發(fā)展。

按照計劃，三星、臺積電兩家企業(yè)將會在2025年前后，實現(xiàn)2nm芯片量產(chǎn)。美國芯片巨頭英特爾，此前也公布了芯片技術(shù)升級路線圖，表示會在2025年前后發(fā)布等效于2nm技術(shù)的2A工藝。對于這項新工藝，你認為誰會拔得頭籌?

隨著全球科技不斷發(fā)展之后，芯片成為諸多領(lǐng)域不可或缺的重要產(chǎn)品，比如說航天領(lǐng)域、導(dǎo)彈、戰(zhàn)機、人工智能等等，就連普通的智能產(chǎn)品都離不開芯片的存在。然而，此前一直以7nm芯片為主，畢竟這算是當代科技最強結(jié)晶，而且一直被發(fā)達國家所掌握。沒有想到的是，作為全球頂級科研巨頭的IBM在這一領(lǐng)域有了新的突破，通過與AMD、三星等多家公司合作，推出了2nm的測試芯片，這可是全球首顆2nm芯片。

根據(jù)了解，IBM此次推出的2nm芯片，可以成功將500億個晶圓體容納在指甲大小的芯片上。按照這一比例進行計算，這款2nm的芯片，可能要比人類DNA單鏈都要小很多。除此之外，按照IBM的介紹，這款芯片同樣是用EUV光刻機研制而成。對于IBM而言，目前7nm芯片已經(jīng)被投入到使用中，可是生產(chǎn)7nm芯片的時候，EUV光刻機只負責(zé)芯片生產(chǎn)的中間與結(jié)尾部分，而且使用程度并不廣泛。這就意味著2nm芯片還是可以搶占一定的先機，而且完全依賴EUV光刻機之后，意味著制造2nm芯片的步驟，要比制造7nm芯片少很多，而且晶圓廠也可以迅速出貨。

更為重要的是，按照IBM的介紹，2nm芯片的性能，要比7nm芯片提升大約45%，雖然目前還無法進行量產(chǎn)，但是未來2nm芯片絕對會成為主流產(chǎn)品之一。當然，由于該芯片屬于測試階段，因此想要成功讓2nm芯片實現(xiàn)量產(chǎn)，還需要通過更新技術(shù)才能實現(xiàn)，尤其是要使用最新的GAA技術(shù)。對此IBM決定使用底部電介質(zhì)隔離方案，這一設(shè)計可以最大程度的減少電流泄露問題，從而達到緩解芯片功耗的壓力。除此之外，按照IBM透露的消息，如果將這款2nm的芯片放在手機上，會讓手機的電池續(xù)航增長四倍左右，也就意味著手機用戶正常使用手機，一天可能只需要充一次電。這也就不難理解，為何蘋果的供貨商只負責(zé)提供屏幕以及其他配件，像芯片這樣的核心部件，庫克必須要掌握在手中的原因所在。