第一臺EUV后年有望中國落地,中芯國際趙海軍:7nm是大勢所趨

　　“重要的事情講三遍，我做運(yùn)營副總裁的時(shí)候就講過這方面的內(nèi)容，現(xiàn)在擔(dān)任了公司的CEO，依然要講。我覺得中國半導(dǎo)體要做的，萬變不離其宗，首先就是要把大生產(chǎn)技術(shù)做好，真正把我們的制造業(yè)做到有足夠的競爭力。”現(xiàn)任中芯國際集成電路制造有限公司首席執(zhí)行官的趙海軍在“2017年北京微電子國際研討會”強(qiáng)調(diào)了自己的觀點(diǎn)。

　　摩爾定律依然有效

　　最近，關(guān)于摩爾定律的討論不絕于耳。有人說，現(xiàn)在是后摩爾定律時(shí)代;更有人說，摩爾定律已死。對此，趙海軍認(rèn)為，摩爾本人是個英雄，他控制著Intel的研發(fā)進(jìn)程。他在任的時(shí)候，要求團(tuán)隊(duì)既不能快，也不能慢，嚴(yán)格按照他說的，每兩年前進(jìn)一代。但現(xiàn)在他已經(jīng)退休，摩爾定律不再那么精準(zhǔn)也很正常。

　　趙海軍表示，半導(dǎo)體制造工藝向更高水平的小尺寸方向走，畢竟還是有其客觀需求的，這源于成本控制，以及高集成度的需求。同樣，摩爾定律也是這樣，它依然是有需求的，但已經(jīng)不是兩年前進(jìn)一代了，而是兩年三代了，也就是說，它變快了。

　　EUV 已在 7nm 工藝上占據(jù)主流

　　在趙海軍看來，目前，EUV 光刻設(shè)備和技術(shù)已經(jīng)在7nm工藝上占據(jù)主流，但也存在著最主要的矛盾，因?yàn)?EUV 的變化太大，一切似乎都是全新的，一切都得從頭來。但我們依然要去做7nm，為什么呢? 首先，在die尺寸方面，從28nm到14nm，按正比例縮小，可以縮小到原來四分之一，而從14nm到7nm，又進(jìn)一步縮小了四分之三;其次，在性能方面，從28nm到14nm，提升了44%，而從14nm到7nm，性能又提升了43%。而中芯國際如果攻克從28nm到7nm難關(guān)的話，性能可以提升68%?？梢?，7nm已是大勢所趨。

　　此外，趙海軍認(rèn)為，7nm工藝上使用的是標(biāo)準(zhǔn)的193nm波長EUV光刻技術(shù)，再配合噴水的浸潤式技術(shù)。這樣做最大的特點(diǎn)是容易，因?yàn)榭梢允褂靡郧暗慕?jīng)驗(yàn)。但是，他也有壞處，因?yàn)樗?0多個layer，制造的過程中需要很多設(shè)備，成本特別高，管理難度也增大了，而且周期特別長。

　　現(xiàn)在，業(yè)界也有一個類似的“摩爾定律”，即60天。什么意思?半導(dǎo)體市場很大，但真正屬于你的是有限的，你所能看到的客戶需求就是價(jià)錢和性能，但是你能看多遠(yuǎn)?趙海軍謙虛的表示，我只能看到未來地3個季度，如果有人很確定的說他能看到4個季度后的需求情況，都是胡扯!因此，對市場的反應(yīng)速度非常重要。在制造業(yè)內(nèi)，有個不成文的規(guī)定，就是要在60天之內(nèi)，把符合客戶要求的硅片交到他們手中，后續(xù)還要做封裝測試等工作，大概一個月，加起來一共是一個季度，這樣的周期是最為合理、靠譜的。

　　60天之內(nèi)做完，難度很大。如果是以前的0.18微米、0.25微米工藝，實(shí)現(xiàn)起來很容易，因此那時(shí)只需要20~26個layer。但是做7nm，卻需要82個layer，要在60天內(nèi)做完，是一件很難的事情。因此，做大生產(chǎn)技術(shù)必須要用到EUV，EUV最大的優(yōu)點(diǎn)是可以20多天出廠，而用其他工藝要80多天。

　　趙海軍表示，談到大生產(chǎn)技術(shù)，就要考慮設(shè)備問題，即你買的設(shè)備是不是比同等工藝節(jié)點(diǎn)的對手引進(jìn)的早，是否先進(jìn)很多，是否真的有競爭力，能不能把競爭力帶給你的客戶。這些都是非常重要的。

　　據(jù)集微網(wǎng)了解，在2017年，EUV光刻機(jī)年產(chǎn)量全球只有12臺，幾乎每一個月只生產(chǎn)出一臺。目前，作為光刻機(jī)的龍頭的阿斯麥(ASML)占據(jù)著高達(dá)80%的市場，EUV光刻機(jī)能否交給國內(nèi)客戶的手上，牽動著國內(nèi)晶圓廠客戶7納米制程以下的演進(jìn)發(fā)展。此前，ASML中國區(qū)總裁金泳璇(Young-Sun Kim)接受專訪時(shí)表示，國內(nèi)晶圓廠與國際客戶“一視同仁”，只要客戶下單EUV要進(jìn)口到國內(nèi)完全不是問題。目前已有國內(nèi)晶圓廠巨頭與ASML展開7納米工藝制程的EUV訂單洽談，最快可望于2019年，國內(nèi)第一臺EUV可望于中國落地。

　　物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興應(yīng)用最適合采用FinFET工藝

　　趙海軍表示，2001年的時(shí)候，很多做半導(dǎo)體的都難以繼續(xù)下去，主要有兩個原因：一是受到互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅的沖擊，整個市場的行情相當(dāng)慘淡，價(jià)錢很低，很難盈利;二是，硅單晶常溫下的電壓是1.12V，再降的話，電阻會變大，發(fā)射效率問題會很突出，也就能做到1V左右，很難再降低了。在2001年便遇到了這樣的瓶頸，為了解決問題，于是出現(xiàn)了兩種解決方案：

　　一是在電路設(shè)計(jì)上做文章，即不然所有的電路模塊同時(shí)工作，根據(jù)需要，只讓一部分工作，這就在很大程度上解決了功耗問題，這實(shí)際上就是多核的概念。

　　另外一個方法，就是在制程工藝方面，改變硅材料的做法，即在增加電流的情況下，發(fā)熱量不變，這就需要減少漏電流，實(shí)現(xiàn)方法就是增加載流子的遷移率。胡正明教授發(fā)明的FinFET技術(shù)，很好地解決了這個問題，現(xiàn)在，晶體管上耗面積的已經(jīng)不是溝道寬度了，而是晶體管的長度，因?yàn)檫@種立體結(jié)構(gòu)，使得單位面積上的驅(qū)動能力加強(qiáng)了，就不需要很大的晶體管尺寸，從而使得7nm、5nm、3nm實(shí)現(xiàn)起來容易了很多，不需要做顛覆性的工藝結(jié)構(gòu)改變，只需要把溝道的做得深一點(diǎn)。

　　趙海軍強(qiáng)調(diào)，3D NAND和FinFET邏輯電路的原理是相通的。此外，從28nm到14nm的FinFET工藝，雖然電流增大了，但溝道并沒有減小，再加上工藝方面的改善，可以使漏電減少兩個數(shù)量級。這很適合物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興應(yīng)用對低功耗的迫切要求。因此可以說，未來物聯(lián)網(wǎng)中用到的芯片，采用FinFET工藝是最為理想的選擇。

　　物聯(lián)網(wǎng)和 5G 將會有很大的發(fā)展

　　目前，中國有1300多家IC設(shè)計(jì)公司，由于很多是同一家公司的分公司，所以估計(jì)有500——600家。這些IC設(shè)計(jì)公司都在做什么?趙海軍表示，他們會先在低端搶市場，達(dá)到一定市場規(guī)模和收入水平后，開始做毛利率相對較高的終端，最終如果上市了，就開始沖刺高端，做品牌。

　　趙海軍表示，未來，我們要做大生產(chǎn)，首先就是工廠，50億~60億美元的話，首先要做的產(chǎn)品，也是大熱的物聯(lián)網(wǎng)，其特點(diǎn)就是少量多樣。由于當(dāng)今的EDA軟件越來越強(qiáng)大，使得很多系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)公司做芯片的門檻逐漸降低，像蘋果、谷歌、華為、小米、百度等公司，都在不斷加強(qiáng)在自研芯片方面的投入力度?？梢哉f，這些做云端的大的系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)公司的需求，代表著未來集成電路的需求。

　　還有一個需求便是5G。趙海軍表示，對于電話來講，5G純屬多余，但是從數(shù)據(jù)量的存儲來講，5G是非常必要的。但是5G有一個壞處，5G 的阻擋很厲害，如果旁邊有一顆樹擋住，為了解決這一瞬間的擋漏就存在一個無窮大的數(shù)據(jù)傳輸問題。相信未來，5G肯定會有非常大的發(fā)展。

　　代工行業(yè)前途遠(yuǎn)大，手機(jī)依然是Foundry廠的主營業(yè)務(wù)

　　近些年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長緩慢，其增長率似乎與美元的貶值速度差不多。那么未來的增長在哪呢?對此，趙海軍認(rèn)為，未來，手機(jī)的數(shù)量肯定還是增長的，人工智能(AI)更會快速增長。而在這些未來的收入當(dāng)中，有六分之一是有Foundry提供的，即360億美元市場當(dāng)中，有60億美元是屬于Foundry的。

　　未來，F(xiàn)oundry的增長速度是非?？斓摹Ｚw海軍強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)oundry廠有60%多的業(yè)務(wù)來源于手機(jī)，汽車是未來，但就目前來看，其占總輸入的比例還是比較小。所以，今后很長一段時(shí)間內(nèi)，手機(jī)依然是眾Foundry廠的首要考量板塊。

　　趙海軍表示，經(jīng)過專門的分析，發(fā)現(xiàn)手機(jī)其實(shí)也很復(fù)雜，手機(jī)里有處理器SoC，RF，生物識別、傳感器、顯示驅(qū)動、電源管理等不同的功能電路，還要區(qū)分非洲，南美洲，亞洲等不同的區(qū)域市場，以及不同的制程工藝節(jié)點(diǎn)。此外，越來越多的手機(jī)開始采用OLED顯示，這種屏幕的驅(qū)動電路與傳統(tǒng)LCD的驅(qū)動有很大區(qū)別，它對數(shù)據(jù)量的存儲提出了更高的要求。

　　最后，趙海軍提到，中芯國際雖然已經(jīng)是中國大陸地區(qū)最大的Foundry廠，但就全球范圍而言，它依然很小，目前代工行業(yè)在整個半導(dǎo)體行業(yè)里面只占六分之一，說明未來前途遠(yuǎn)大。值得一提的是，在2016年，中芯分別在上海、天津和深圳規(guī)劃了三個晶圓廠，同時(shí)中芯國際還攜手長電，建立中芯長電半導(dǎo)體，架起中國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的橋梁。此外，中芯國際在創(chuàng)新方面也有巨大的投資，在專利申請方面中芯國際一直都位于中國前五，是半導(dǎo)體行業(yè)里面申請和獲得專利數(shù)最多的企業(yè)。