近年来,美国对中国在半导体技术领域的限制愈发严格,特别是自2020年起,EUV光刻机的出口被严格管控。这一举措旨在将中国的逻辑芯片工艺限制在14纳米,DRAM内存限制在18纳米,NAND闪存限制在128层。
面对如此严峻的国际环境,中国的国产半导体厂商并未退缩,而是加快了国产替代的步伐,力求突破美国的封锁。国产替代不仅关乎先进设备的研发与突破,还涉及到对成熟芯片生产设备的全方位替代。
国产替代工作主要分为两大方面。一方面,致力于先进设备的自主研发,减少对国外技术的依赖。另一方面,对现有的成熟芯片生产设备进行逐一排查,只要国产设备能够达到替代标准,即使性能稍逊一筹,也要优先使用国产设备,以降低被卡脖子的风险。
那么,目前国产替代的进展究竟如何呢?使用全套国产设备,能够生产出多少纳米的芯片?从现有的情况来看,除了光刻机之外,中国已经基本实现了14纳米芯片生产的自主化。
从晶圆制造到前道工序,再到后道工序,整个芯片生产流程中的各个环节都在逐步推进国产替代。晶圆制造方面,中国已经能够制造300毫米的晶圆,这对于生产3纳米、2纳米的芯片而言,并不存在技术障碍。
然而,前道工序则相对复杂,涉及的设备种类最多,也最为关键。这里需要使用光刻机、刻蚀机、清洗机、离子注入等多种设备。在这些设备中,国产刻蚀机的技术最为先进,已经达到了3纳米级别。相比之下,国产光刻机则相对落后,目前仍在65纳米左右徘徊,即使采用多重曝光技术,也很难突破28纳米的限制。
其他设备的国产化进展则相对乐观,部分先进设备已经达到了7纳米级别,但大部分设备仍然停留在14纳米左右。而后道工序,即封测领域,则是中国半导体行业的强项。中国的封测技术一直处于国际领先水平,设备也大部分实现了国产化。使用国产设备封测7纳米及以下的芯片,并不存在太大问题。
因此,如果全部使用国产设备,除了光刻机之外,中国应该能够达到14纳米的生产水平。但使用国产光刻机生产芯片,则可能面临较大的困难,甚至28纳米都是一个挑战。因此,国产光刻机的突破成为了当前最为紧迫的任务。一旦国产光刻机技术跟上,中国的半导体行业将不再受制于美国的禁令。如果能够研发出国产EUV光刻机,那么美国的禁令将彻底成为一张废纸。