2021年了国产芯片制造还难吗？

金角

美国得克萨斯州最近受到寒流天气的影响，出现了严重的电力供应短缺问题，随之而来的当地芯片制造厂商被迫临时关闭工厂，全球半导体市场的形势也变得更加紧张。加上刚过去的一年里，全球疫情此起彼伏，各行各业的产能都受到了不小的冲击。芯片制造行业同样遇到了前所未有的产能荒，包括汽车、蓝牙耳机甚至充电器，涉及芯片的电子设备制造，都无法在这次供应荒中独善其身。反观美国，尽管大选结束，但由美国上任政府发起的贸易战，依然未见结束的迹象。2021年了，难道国内自主芯片制造，还这么难吗？

在芯片制造领域，我们与欧美的差距是客观存在的。1979年，上海元件五厂和上海无线电十四厂联合起来，成功仿制了8080处理器。作为帮助英特尔建立X86王朝的大功臣，8080芯片集成6000只晶体管，每秒可运算29万次，然而在没有精密仪器的帮助下，我国的技术人员依然通过土办法，成功实现了8080的逆向工程。而芯片制造领域，如今绕不开的关键设备光刻机，我国同样是在1979年成功研发了国产光刻机JKG-2。但是依靠逆向工程和有限研发，很难形成有规模的产业结构。到了20世纪80年代，产量持续低迷、内需不高，都让我国的芯片制造迭代升级不足。进入20世纪90年代，中国的计算机企业虽然已经形成了一定数量规模，但多数还是以销售、服务为主，真正拥有硬件生产能力的企业还不到5%。显然在电子行业中，我国在过去几十年里，并没有意识到芯片制造的重要性。尽管有了庞大的市场规模，以及逐渐成熟的商业机制，但我国的高科技产业在那些年，始终在自主研发和制造芯片上有些短视。

1996年美国主导制定的《瓦森纳协定》规定：协定国出售给中国的技术设备要比协定国之间晚至少两代。在没有自主研发能力的情况下，这项协定让逆向工程也失去了施展的空间，因为即使通过逆向研发出相应技术，我们的自主研发设备，依然落后国外最新技术一代以上。例如在2015年，中微半导体公司研制出了等离子体刻蚀机，大洋彼岸立刻宣布解除同类设备的出口管制，让我们的最新设备失去国内市场竞争力。

而近几年华为被美国大力制裁的背后，同样显现出美国为遏制我国自主芯片制造的一系列奇葩操作。对于手机芯片这类依赖制程领先提升算力以及降低功耗的微型芯片，最大的制造难题来自芯片刻蚀制造，也就是和我们都有所耳闻的“光刻机”设备有关。EUV光刻机是目前唯一能制造7nm以内制程的芯片的刻蚀设备。2018年中芯国际曾向荷兰ASML公司订购价值约1.5亿美元的EUV光刻机。然而美国很快有针对性地做出反应，迅速修改了出口管制条例相关内容，将需获得美国政府批注的国外公司出售产品中美国技术占比，调整为25%。阻止ASML交付中方EUV光刻机。当然荷兰ASML难以和中方合作的另一个重要原因是，ASML是一家被美国资本实际控股的公司，ASML三大股东资本国际集团、贝莱德集团和英特尔都来自美国。因此，我国在《中国制造2025》中，將EUV光刻机列为重点突破领域，试图打破美国主导的半导体制造技术壁垒。

那目前我国国内的光刻机研发究竟进展如何呢？目前国内在光刻机领域从事研发的机构主要有三家，分别是上海微电子装备集团（SMEE）、中科院长春光机所以及中国电科。其中中国电科在光刻机领域的主攻方向，是55nm以上的芯片的光刻机研发，也就是功率半导体和光电子器件使用芯片的光刻机研发制造。而上海微电子和中科院长春光机所研发的，才是用于制造逻辑运算芯片的光刻机，也就是为我们熟悉的手机芯片、PC芯片等芯片所能用到的光刻机。上海微电子已多次确认将于今年下线国产第一批28nm光刻机，理论上最大曝光能生产出7nm旗舰Soc。并且上海微电子会在未来两年内，与中芯国际合作建立去国内自主的芯片生产线，也大概率会第一时间用到上海微电子最新研发的光刻机。作为一家20年前临危受命的企业，上海微电子的自研光刻机攻关进展，当年被列入了国家863重大科技攻关计划和国家重大科技专项项目。目前来看，上海微电子的自研光刻机有了国内足够的产业集群支撑，处于稳步前进的过程中。中科院长春光机所则在EUV光刻机专利方面，已经打通了几个非常关键的技术节点。

当然芯片制造还包含了硅片制造、晶圆制造、离子注入、晶圆切片、封装、检测等等复杂的步骤。其中涉及了大量技术和专利，都需要我们通过时间去一一验证并投入量产。相较于欧米和日本，我们国家在芯片制造领域未来还有很长的路要走。但是从差距的逐渐缩小，我们也能看到国人的潜力和韧性。一位清醒的人曾经说过：“美国的芯片出口限制，只会逼迫中国的半导体国产化加速。”而1月底工信部公布的一份公告显示，华为海思半导体、大唐半导体、华大半导体等90家中企联合提出申请，请求筹建全国集成电路标准化技术委员会。全球芯片行业的格局正在面临一次大洗牌，而中国芯片也将在机遇中奋斗前行。