美國近日推出的《芯片法案》,以及美國商務部將用於芯片設計的「電子設計自動化」(EDA)軟件工具列入出口管制名單,透過歧視性的、排他性的不公平手法,遏制中國芯片業的發展。為了突破美國「卡脖子」,芯片業內人士認為,中國需要拿出上世紀五六十年代艱苦研發「兩彈一星」精神和氣概,加大投資力度,加強協作創新和共同攻關,實現中國芯片產業的突圍。
國產光刻機進展至28納米
環顧中國目前面對的現實情況,現時全球先進製程的高端光刻機被荷蘭ASML(艾司摩爾公司)壟斷,並且受到美國控制,ASML佔有了全球超過80%的市場份額,單台7納米光刻機售價已經超過6億美元。受美國制約,其14納米以下製程設備禁止出口中國。
中國現時可以製造一些低、中端的光刻機。2008年起,中國開始重視光刻機的研發,同時國家決定實施科技重大專項「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」項目(又稱「02專項」)。在該項目下,國產首套90納米光刻機研製成功。2019年4月,武漢光電國家研究中心甘棕松團隊通過兩束激光,在自研的光刻膠上,突破光束衍射極限的限制,並使用遠場光學的辦法,光刻出最小9納米線寬的線段。該成果一舉實現光刻機材料、軟件和零部件的三大國產化,但目前只在試驗階段。
2020年6月,上海微電子設備有限公司預計在2022年交付首台國產28納米工藝浸沒式光刻機。這意味着國產光刻機工藝從以前的90納米一舉突破到28納米。今年2月,上海微電子交付了首台2.5D/3D先進封裝光刻機。按照之前的計劃,28納米的光刻機也將在年內完成交付,將可以滿足常見的射頻芯片、藍牙芯片、功放芯片、電器的驅動芯片等絕大部分邏輯芯片,以及大部分數字芯片的要求。在實際應用中,28納米光刻機不僅能用來生產28納米芯片,更有望通過多重曝光的方式生產14納米、10納米、7納米芯片,只是工藝難度加大,良率會有所降低。
芯片設計工具仍大落後
美國商務部8月13日發布一項臨時最終規定,對芯片設計工具軟件EDA進行出口管制,包括GAAFET(全柵場效應晶體管)結構集成電路所必須的ECAD(電子計算機輔助設計)軟件;金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導體材料等四項技術。目前全球EDA廠商大約共有六七十家,但能排在第一梯隊的也就只有三家,美國Synopsys(新思科技)、美國Cadence(楷登電子)和西門子明導(Mentor Graphic);第二梯隊的美國仿真巨頭ANSYS、中國的華大九天等,擁有細分領域的全流程EDA工具,在某些點工具上也具有一些優勢,約佔全球市場份額的15%。
所以說,中國要突破美國在芯片技術上的「卡脖子」仍需時日。專家建議,國產廠商未來要做到EDA全流程覆蓋,必須掌握7個方面的能力,包括模擬、數字前端、數字後端、封裝、FPGA(現場可程式化邏輯閘陣列)、系統與工業開發。
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