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從林本堅聲稱中國中芯手中現有設備就可以做到5nm芯片說起。

(2022-01-03 11:58:32) 下一個

林本堅是誰? 半導體製造行業的人都知道, 他是曾經服務於台積電的3位美國工程院院士之一(另外2位是張忠謀和胡正明),浸潤式光刻技術的發明人。

光刻機和光刻技術現在中國幾乎是家喻戶曉, 主要是中國媒體很不負責任地大聲疾呼, 把中國半導體製造落後的原因歸咎於美國或西方對華光刻機限售。  其實,光刻以前從來就不是啥關鍵技術,早期芯片製造廠是自己動手製造光刻機, 到上世紀末期,日本人憑他們的精細打敗了一群美國生產廠家,基本上統治了這塊市場。

到了本世紀開頭,原有光刻技術已經不能滿足摩爾定律要求了,當時有2個新方向,一是157nm波長紫外光刻、以空氣為介質的“幹式”光刻技術的突破,日本人把主要力量放在這個方向, 2是EUV(極紫外光刻),這是美國人努力的方向,為此還成立了EUV聯盟, 聯合當時的6家巨頭合作開發EUV。 這時剛轉到台積電不久的林本堅, 卻到處推銷他的用水做介質的紫外浸潤式光刻。

其實浸潤式光刻是林本堅在IBM工作時做的工作,他後來回憶,當時IBM裏麵各個路線試嚐都有,其中最被看好的是X光光源, 林於是在他的辦公室門外貼個條子:beat X ray.  X光光刻後來沒做出來,林的紫外光浸潤式光刻做出來了, 但沒引起公司的重視,這就是大公司的弊端之一了。 ps. 到了2019年,中科院什麽所也用X光在實驗室做了啥,在中國媒體上宣稱取得所謂光刻“突破”,引起粉紅們歡呼一片,唉,作為曾經粉紅的我, 中國半導體行業放的衛星見得多不勝數,早就知道是怎麽一回事,肯定又是無疾而終。

林本堅推銷的浸潤式光刻, 引起了2家公司的興趣,一個是德國飛利浦公司的子公司,當時在光刻領域還是無名小卒的ASML。 還有日本的尼康, 至於為啥後來ASML打敗日本的2家公司(尼康和佳能),  我在自己的博克裏別的帖子裏說過了,這裏再貼一次: 日本人做事認真,但局限在自己的圈子裏,而荷蘭作為現代資本主義的鼻祖,走的是跨國利用全球人才和技術資源的路子, 它的技術開發人員是國際化的,技術和零部件來自全球各地,比如多達50%來自美國,鏡頭來自德國蔡斯,台灣也有它的零部件供應商,而它自己集中精力關注整機整合,實踐證明,這套方式要比日本人有競爭優勢。

總之,林本堅的浸潤式光刻路線大獲成功, 他也因此獲得了應得的榮譽,憑浸潤式光刻和胡正明發明的Finfet芯片結構,半導體製造業保持了摩爾定律, 從um級進步到7nm,  台積電用DUV(深紫外浸潤式光刻), 使用多重暴光,在2019年量產了7nm級別芯片,但再往下做,用浸潤式光刻就很困難了,這時EUV出場了。

前麵提到美國的EUV同盟,因為進展緩慢,也做不下去了,同盟中也最後也隻有intel還有芯片製造部門,AMD/motorola/ IBM 早就把自己的芯片製造部門剝離,就是美國現在唯一的芯片代工公司GF。 而荷蘭公司ASML因為浸潤式光刻的大成功,而瞄上了下一代光刻EUV, 投入開發後覺得自己力量不足,於是在2012年拉了下遊3大客戶intel/三星/台積電出資入股來共擔風險來繼續開發EUV,  intel是出資最多的, 買了15%ASML股份,三星我記得是5%,台積電最少,3%, 而且在2年後早早就把它的股份賣掉了,應該說,台積電原來是最不看好EUV的,我個人估計也與林本堅有關,林堅持認為EUV做不成,而他的浸潤式可以長期往下做,可見,人很難跳出讓自己大獲成功的路徑。

但具有諷刺意味的是,EUV在2017年終於實用化之後,反而是台積電應用得最成功,他們首先用EUV做出了7nm改進版(N7製程), 去年Q2又推出了5nm量產, 今年Q3有開始了3nm試產,按他們過去的曆史規律,一年後應該會量產。

中國大陸的芯片製造,實際上與中國過去在我開發的曆史是斷開的,因為半導體行業迭代太快,中國自己在實驗室仿製都遠遠跟不上,而引進的國外生產線,往往等自己能掌握的時候,已經給拋開幾代以後了,而後續開發,因為官辦機構固有蹩端,根本就跟不上,但牛皮倒是不斷。 直到本世紀初,台灣人到上海辦了中芯,全盤用了國外設備和主要是台灣的人才和技術,才等於重新開始中國大陸的半導體製造, 中芯在中國大陸一直保證頭牌位置,技術也一直在進步,但與台積電比,進步沒有台積電大,所以其差距反而在拉大。 中芯在2019年底就號稱量產了14nm, 當時我就說了,他們實際上是在試產,原來我估計,它們最快一年後能量產,但直到現在,在他們的財報裏,14nm製程營收還沒有單獨列出,也就是說,實際上至今還沒有量產。

中芯目前手上的設備,包括ASML的DUV光刻機, 理論上做到7nm量產是沒問題的,台積電2019年量產7nm時的設備還沒有中芯片現在好,比如ASML DUV 那時是1980Di款,現在已經進了2代了,到了2000i和2050i款了, 這些設備,至目前為止其銷售對中芯是敞開的。 美國打壩子的,隻是EUV,當時中芯已經定購了一台EUV用在實驗室做研究,但在交貨時,美國對荷蘭政府施加壓力,荷蘭政府暫停了EUV對華出口許可證。

由此可見,光刻機過去和現在,都不是中國芯片製造卡脖子的關鍵,至於以後是不是,等到中芯把自己的7nm芯片量產出來再說吧,這在技術路線上已經被台積電證明是可行的。 當然,林本堅出於對自己浸潤式光刻路線的偏愛,說不用EUV,中芯也可以做到5nm, 也許是也有可能吧。

 

 

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評論
insoine2 回複 悄悄話 回複 '字母有大小寫之分' 的評論 :

林本堅不是誤導一代“強國人”, 的確中芯手中現有設備,理論上是可以做到7nm for sure. 5nm嗎,就不知道了。 但這一過程需要時間和努力,我個人估計,也許3-5年吧。

但別人也在進步,可能進步更快, ASML已經初步開發出下一代EUV, 我估計到2025年以後才能實用化,屆時台積電等3巨頭,恐怕是能做到x埃米(nm的1/10)級別的芯片了。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'zhirui' 的評論 :

看來是“卡脖子”的理解大家不同,的確,中國半導體製造幾乎所有設備還有耗材,目前都依賴西方(主要是美國/日本/荷蘭),而且以後在相當長的時間內都有可能被“卡脖子”。

但美國並沒有做得很絕,也僅僅是近年來在EUV上卡了卡, 這是因為西方資本家要賺錢,資本家從來就是中國的好朋友(ps. 太平洋戰爭前美國商人也是日本的好朋友),而美國軍界和大部分政客是相反,這就形成了平衡。具體到中芯,美國半導體設備公司目前在這個平衡中還是略占優勢的,其產品還是經過特許批準賣給中芯,至於日本和荷蘭,除了EUV,美國政府目前也沒有對他們的對華銷售設限。

我說的沒卡脖子,就是這個意思,即美國有能力做到,但實際上沒做, 而中國大陸輿論,為過去中國半導體落後到處找借口,典型的借口就是西方在設備和耗材上美國卡中國脖子, 而這是錯誤的信息。
zhirui 回複 悄悄話 舉個小例子, 光刻膠是日本提供的, 中國能製造光刻膠嗎? 遠遠沒有這個能力! 還夢想製造整個DUV or EUV 設備? 嗬嗬

你文章的結論“光刻機過去和現在,都不是中國芯片製造卡脖子的關鍵,” 我不苟同! 你要說中國可以製造一般家用電器的芯片那確實沒有多大問題, 至於製造高級芯片肯定是被別人卡脖子的, 而且在未來的30-50 年都會繼續被卡脖子,中國在芯片領域有太多短板了,不信走著瞧。。。
zhirui 回複 悄悄話 大多數的中國人一直認為有錢能使鬼推磨, 可惜在芯片上真的不是僅僅砸錢就能幹成的, 中國各大企業在芯片投資公開報道來說應該有幾千億人民幣了, 可惜水平始終在原地踏步,無論是硬件或者軟件。 你看中芯企業花錢可不少,可是工藝水平被台積電甩幾條街。 譬如EUV 設備是美國, 德國;日本, 荷蘭多國整合打造的皇冠設備, 如果讓任何一個國家獨自完成那是不可能的, 就連日本, 美國也做不到。中國想獨自完成設備製造幾乎是天方夜譚。
基度山101 回複 悄悄話
中國人也不要太急, 等到做到量子極限,1nm 一下,就再也小不下去了,大家都在原地踏步了,中國就有機會趕上來了。
zhirui 回複 悄悄話 insoine2

謝謝回複。"中芯藝不如人"是一方麵, 關鍵還是他們沒有皇冠設備EUV, 即使像你說的DUV 2000i和2050i款放開讓中芯買, 難道就可以打造7納米甚至5納米芯片, 理論上他們仍然無法打造7納米芯片,他們連14納米水平都沒有過關, 上次我在別的貼留言提到過這事情, 總結來說, 中芯不但工藝不行, 而且他們沒有高級設備諸如EUV, 退一萬步說即使授權給他們買DUV 2000i和2050i款 , 一樣不行, 精密工藝/高級設備/高等人才這三者是打造芯片的必要條件, 缺一不可。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'hagerty' 的評論 :

這是個好問題,其實台灣芯片代工企業,除了台積電,還有聯電,聯電就是比台積電差一截。 競爭就是這樣殘酷,贏者通吃獲得大部分利潤,其它企業就喝點湯。 聯電現在是僅次於台積電三星之後的第3名,但它的利潤還不足以讓它開發花費巨大的高階製程,隻好停留在所謂成熟製程階段(>=14nm)。

中芯要是按商業規律,是沒有錢做高階製程開發的,但中芯是可以從國家拿到大量補貼的,所以它對高階製程還是有野心的,但這也很可能同時把政府作風作派帶進企業了, 這對企業當然不是好事
insoine2 回複 悄悄話 回複 'zhirui' 的評論 :

你還是沒看懂,中芯藝不如人,就是這麽簡單的道理。 同樣的設備,台積電能做到7nm,中芯至今14nm還沒有量產。 華為的芯片,以前在台積電代工,是用7nm和5nm製程做出來的,現在中芯要做的話,也隻能在還沒有形成規模能力的14nm製程上,那做出的手機芯片,實際上是落伍幾代的產品了,裝到華為自己的手機裏,傻子才去買呢。

另外,即使是華為不管中芯落後的製程,就要中芯代工,中芯自己都有顧慮, 雖然中芯也上了美國名單,但唯利是圖的美國設備廠家還是能說服美國商業部批準來給中芯供貨, 如果中芯替華為代工,很可能是把好不容易才勉強維持的供貨關係嘩啦給斷了,那對中芯才是滅頂之災。 
zhirui 回複 悄悄話 這個說法要是真的話, 華為開發的高端手機的芯片為啥沒有讓上海的中芯打造出來? 華為的手機業務已經在大幅萎縮了, 裁人很多。


”2000i和2050i款了, 這些設備,至目前為止其銷售對中芯是敞開的。“
hagerty 回複 悄悄話 中芯不也是台灣人在做嗎?到大陸的台灣人做不過島上的台灣人?
字母有大小寫之分 回複 悄悄話 挺好,林本堅又可以誤一代強國人
洛城強爺 回複 悄悄話 謝謝樓主專業的介紹 !。城中有一位 笑X,自稱在國內曾參與拉單晶矽的全過程,但將台積電說成是台基電,這可能是筆誤,情有可原,但將最大的芯片代工廠台積電說成是隻是把別人做好的芯片封裝、測試一下就完成是外行話了 !。
鏡中花 回複 悄悄話 感謝樓主的專業解說!以前看過一些報道,做精密度高的芯片,對設備條件與工藝精確度要求極高,如用水和真空的純淨度,等等,還有其他技術要求,在國內的那種官僚體製下不容易達到。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'BeijingGirl1' 的評論 :

嗯,撒胡椒麵投資,是中國大陸一貫的問題, 還有大蓋產房,那是來料加工的思路,所謂築巢引雀, 但不是做芯片製造的路徑。 台灣當年發展集成電路(台灣叫積體電路)的思路是,先找對人,把德州儀器前副總張忠謀請來, 再找足投資,放手讓行家張忠謀主持。
insoine2 回複 悄悄話 回複 '回首前塵' 的評論 :
過獎了。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'dong140' 的評論 :

各家的製程名稱幾nm的,是不能對應的, Intel比較老實,而三星的製程名稱比較水, 台積電介於之中。如果按晶體管密度看,intel的7nm, 實際上相當於台積電的5nm. 台積電的5nm已經量產1年多了, 而intel的7nm還沒有消息,落後了整整一代,正如您說的,是工藝問題。
dong140 回複 悄悄話 謝謝分享。我投資了AMD的股票。所以一直在跟蹤這方麵的技術進展。英特爾和台積電使用相同的光刻機,後者可以量產7 nm芯片,但前者做不到,是工藝問題?
回首前塵 回複 悄悄話 樓主是行家
BeijingGirl1 回複 悄悄話 感覺你是真的懂造芯的。 前麵文章我也一直跟讀。 謝謝了。 中國造芯前兩年一窩蜂地投資, 然後蓋了好多廠房,爛尾。 據說在造芯的八步工藝中, 中國隻有測試和封裝是過關的。 看到去年發表的結果, 最新的封裝材料和工藝已經投產。 14nm 也不清楚到底行不行。 7nm...
兵團農工 回複 悄悄話 希望國內認真做事,做出來。
insoine2 回複 悄悄話 typo. 飛利浦是荷蘭公司,不是德國公司, 文章上了什麽地方,所以自己不能修改,隻好自己回帖改正了。
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