美國半導體防線出現破口 中芯國際悄悄掌握7奈米製程技術

半導體

近一周,半導體市場沸沸揚揚熱議一件大事:中國最大晶圓代工廠商中芯國際悄悄掌握7奈米製程技術,一年來持續出貨7奈米SoC晶片給挖礦機公司MinerVa Semiconductor。

詭異的是,中國央視、新華網、環球時報等官媒不同於以往吹噓技術重大突破的慣例,此時對中芯7奈米晶片,沒有報導,悄然無聲。

中芯國際悄悄掌握7奈米製程技術

反而是外國從不同角度剖析此事的影響。很多媒體指證歷歷中芯7奈米涉嫌抄襲台積電設計,台積電恐第3次提告侵權。

台積電曾兩次(2002 年和2006 年)提告中芯國際抄襲其製程技術,這次TechInsights聲稱中芯可能抄襲台積電的7奈米設計,或會導致兩家公司之間再次爆發法律糾紛。

另外,《亞洲時報》分析稱,中芯不用EUV曝光機,用DUV設備就能造出7奈米晶片,引發外界議論美國制裁未能阻止中國半導體技術進步。

美國制裁未能阻止中國半導體技術進步

加拿大一家逆向工程科技分析公司TechInsights指出,中芯國際可能已經掌握生產7奈米晶片的能力,這標誌著世界第二大經濟體推動技術自給自足,應對美國制裁的重大突破。

中芯國際於2000年成立,目前全年營業收入排名全球第5,僅次於台積電、三星、聯電和格羅方德。

半導體代工服務佔中芯國際超過90%的收入,其餘來自測試和其他相關服務。中芯國際在上海、北京、天津和深圳經營晶圓廠,並且在興建3座晶圓廠。

TechInsights研究人員對中芯(SMIC)製造的晶片進行逆向工程後得出結論,該晶片是從加密貨幣礦機MinerVa的SoC產品拆解下來,從中發現中芯的7奈米製程技術,這款產品從2021年7月起就開始出貨。

TechInsights拆解中芯的7奈米晶片

重要的是,最初的圖像證明,這項製程技術幾乎是台積電7奈米製程的翻版(a close copy of TSMC),中芯再次抄襲的嫌疑濃厚。

分析師和半導體專業人士認為,在聯合執行長梁孟松的領導下,中芯國際在技術上可以利用深紫外 (DUV) 系統產出7奈米晶片,梁孟松是晶片製造專家,曾在晶圓代工龍頭台積電任職17年,擔任過資深研發處長。

2020年12月,梁孟松在一封廣為流傳的辭職信寫道,他曾帶領2000人的工程團隊在中芯國際完成7奈米技術的開發。他表示,該公司可能會在2021年4月開始試生產。

中芯國際尚未就其7奈米晶片的生產能力發表任何公開評論,但是TechInsights拆解的7奈米晶片,是從去年7月起中芯就開始生產。

中芯已生產和出貨7奈米晶片長達1年

中芯國際拒絕就 TechInsights 的報告置評。TechInsights是一家加拿大公司,為科技公司和其他用戶提供半導體分析和知識產權服務,它以逆向工程能力而聞名。

MinerVa Semiconductor 被彭博標註為中國公司,註冊地在加拿大,但其註冊名單中列舉3名董事均為中國人,其中一名董事的住址在中國河南省,MinerVa網站上的「公司簡介」部分是空白的。

MinerVA Semiconductor官網聲稱,其挖礦機MinerVa7內建開採比特幣的「最有價值的晶片之一」,並且利用成熟的代工技術,來確保晶片產量、品質和可靠性。

TechInsights報告形容中芯利用7奈米工藝技術投入生產,取得一大成就。報告稱,中芯7奈米製程幾乎與台積電一樣,中芯似乎只有少量生產SoC晶片,僅有邏輯但沒有記憶體功能。

中芯7奈米製程幾乎與台積電一樣

報告稱,這是有可能的,因為比特幣礦機對RAM 的要求有限。SoC是一種集成處理單元(邏輯)、記憶體和其他組件的IC,

TechInsights 還指出,中芯國際使用深紫外(DUV)曝光機的技術,導致製程工藝更加複雜和成本更高,其產量可能遠低於台積電和三星使用極紫外(EUV)曝光機的產量。

但是中芯國際別無選擇,它只能使用DUV,因為美國商務部2020年12月將中芯列入黑名單,當時商務部指出,禁止先進技術(10奈米或以下)半導體的設備出貨給中國軍民融合項目。

雖然中芯製程大躍進,代表技術達到新的里程碑,但是有些專家質疑,使用DUV設備量產7奈米晶片的商業可行性,該設備廣泛應用在成熟製造工藝。

DUV設備量產7奈米晶片的商業可行性備受質疑

顧問公司Chilli Ventures董事總經理、英國半導體和軟體設計公司前戰略長Woz Ahmed表示:「理論上,我認為DUV最高能生產到7奈米,但是在這個限制下產量和性能都不會很好。」

儘管商業價值和產量不太理想,但這些成本因素對中國來說幾乎不是問題,因為北京努力推動本土廠商生產晶片,來達到自給自足目標,不要被西方國家的技術「卡脖子」。

7nm是DUV曝光機的極限,世界兩大晶圓代工廠商台積電、三星都使用極紫外(EUV)設備,來生產5nm和3nm工藝晶片。

7nm是DUV曝光機的極限

此外,Ahmed說明,不同製造商製造的7奈米晶片的晶體管密度、功率和速度特性差異很大,因此,將中芯的晶片與對手生產的晶片進行比較,可能沒有意義。

調查結果發布之際,目前美國正在努力遊說,敦促荷蘭光刻機(曝光機)製造商ASML也不要向中國出售DUV設備,但是ASML還在考慮當中。

2020年12月,中芯被列入美國黑名單,已經無法進口製造10奈米和更小晶片的設備,包括最新型EUV曝光機,自2019年底以後,ASML已經不再出貨EUV設備給中國。

目前,中芯依賴ASML不先進的DUV系統來擴展其產能,專注量產成熟製程28奈米和更大尺寸晶片,用於汽車和家電,而不是生產高階智慧手機和平板電腦晶片。