文/编辑:麒阁史观
在当下这个科技主导的时代,芯片产业毫无疑问成了全球科技范畴中的核心竞争要点,近些年来,全球仅仅有 4 家企业能够把控 7nm 芯片工艺。
其中美国有 1 家企业,韩国也有 1 家,可中国却独自占了两家。这背后体现的是科技实力与国家竞争力的角逐。
那么,这四家企业到底谁能在芯片制造领域称霸全球,又具备啥样的优势?
【芯片制造门槛有多高?】
7nm 芯片当下已经是世界的主流芯片啦,咱们平常使用的手机、电脑,好多用的都是 7nm 芯片。这里面“nm”说的是纳米,芯片一般都是拿纳米来当单位的。
虽说芯片也就几纳米大小,可它把高精尖的科技技术都汇聚到了一块儿,作用大得很,应用也特别广,是信息产业的核心基础。
从上个世纪 50 年代末集成电路被发明出来以后,芯片的集成度就一直依照摩尔定律快速发展,差不多每隔 18 个月就能翻一番,在这半个世纪里,芯片的性能和复杂程度提升了 5000 万倍。
甚至尺寸都缩小到头发丝直径的万分之一了,即便这样,芯片产业还是发展得很快,要是想成立一家芯片制造公司,差不多得用上整个国家的全部顶尖科技。
一条芯片制造生产线大概牵涉 50 多个行业,通常得历经 2000 至 5000 多道工艺流程,制造过程特别复杂,还会用到当下最新的 7nm 纳米极紫外光刻机,现今只有荷兰的阿斯麦能造出最先进的光刻机。
前期投入特别大,后期要想维持芯片产业的运转还得靠人力、物力和财力。就像美国的英特尔公司,每年花在芯片研发上的钱超过了一百亿美元,而且有五万多工程师呢。
【美国芯片巨头】
在芯片这个领域,美国还有欧洲的那些发达国家向来都在世界上处于领先位置,而美国的英特尔算得上是世界最大的芯片公司之一,它的产业规模,其他三家公司加一块儿都比不上。
英特尔的市值一直以来常常位列美国科技企业榜的前 5 名。作为全球最大的半导体制造商之一,英特尔在制造与设计领域获得了重要成果,它的品牌优势和技术在全球的影响力都很强劲。
在 7nm 芯片这个领域,他们还是挺有竞争力的。虽说在 7nm 工艺方面稍微落后了点,不过有美国政府大力的资金支持,赶超过去技术上的差距没问题。
今年 3 月 20 日,美国政府宣称要给美国芯片公司英特尔 195 亿美元的补贴,这里面有 85 亿美元是直接给的资金,还有 110 亿美元是贷款,这是为了让美国芯片企业能增加美国半导体芯片产量给出的最大一笔资金扶持。
英特尔在当月发布了未来的大计划,说是在 2026 - 2027 年,英特尔 1.4/1nm 会先后投产。美国半导体的发展,没了科技和资金的支持可不行,得保住全球科技产业领先的地位。那其他国家的芯片公司又是啥情况呢?
【韩国芯片产业】
韩国的三星是支柱企业,不但手机做得不错,在芯片市场也挺有竞争力的。三星能生产 7nm 工艺的芯片,还能造出更先进的 5nm 工艺芯片。
早在去年 7 月的时候,三星电子的 5nm 制程和 7nm 制程技术加在一起,稼动率都已经达到 90%了,这又一次表明了三星在半导体制造这方面的技术能力很强。
以前呀,手机高端芯片高通骁龙 888 跟骁龙 8 Gen1 起初都是三星代工生产的,可因为产品质量不太好,这生产权就转给台积电了,台积电那可是三星在芯片这块最大的对头。
【中国两家芯片企业】
台积电,全名叫“台湾积体电路制造股份有限公司”,是中国台湾省的一家芯片制造企业。在全球高端芯片市场里,台积电一直占有很大份额,三星和英特尔都比不过它。
关于 7nm 芯片的生产,台积电在 2017 年 1 月就着手生产用于 iPhone 和 iPad 的 7nm 芯片了。
时至今日,台积电已然拥有生产 5nm 与 3nm 的制作工艺,要知道,这可不是一朝一夕能做到的,台积电能有如今的成绩,那绝对不是碰巧。
台积电的创始人张忠谋,在创办企业的时候,每天至少会拿出两个小时用于“有目标、有纪律、有计划的学习,因为只有知晓行业的最前沿技术,企业才能连续几十年都走在潮流前端。
1987 年台积电问世,赶上了 20 世纪 90 年代个人电脑时代的好时机,不光攒下了大把的利润和雄厚的资金,而且还通过服务客户紧紧跟上了先进技术。
1995 年台积电的营收达到了 10 亿美元,每年投入的研发费用都能保持在 8%以上。台积电在全球晶圆代工市场闯荡了 30 多年,还有着多元化且稳定的客户群体,以及特别成熟的供应链系统。
这些优势使得台积电在迅速提高成品率、减少生产成本以及缩短新工艺研发周期等方面的能力,目前无人能及。
去年,台积电差不多占了全球晶圆代工六成的份额,毫无争议,它已然是当今世界最成功、规模最大的代工厂商。另外,在中国,还有一家芯片企业能生产 7nm 芯片。
【从中国制造到中国智造】
除了台积电以外,还有一家能生产 7nm 芯片的企业,那就是“中芯国际”。说起中芯国际的发展过程,那可真是困难重重。
中芯国际的成长历程得从成立的时候说起,它作为中国首家芯片代工企业,从最开始就肩负着推进中国半导体产业发展的重大责任。
中芯国际一直扛着中国芯片的重担,是国产芯片的指望,还是中国大陆芯片先进制程方面唯一的开路先锋,已经量产的 14nm 麒麟 710A 处理器就是中芯国际制造的。
美国在芯片方面打压中国发展,可在一定程度上反倒促使中国半导体产业进步了。芯片产业链主要涵盖“设计、制造以及封装测试”这三个环节,咱们国家的芯片在封装领域竞争力挺强,芯片的设计水平在世界上也是领先的。
在芯片制造方面存在较大差距,不过正在奋力追赶。芯片上游的设计主要靠华为海思,下游的封装环节,中国的企业主要包括长电科技、通富微电、华天科技等,这些企业都达到了全球顶尖水准。
在中游的制造环节门槛是最高的,就国内来说,最具代表性的企业得算是“中芯国际”。
中芯国际在半导体领域中啊,靠着先进的制造工艺,率先把芯片制造推进到了 14nm,而且在 7nm 工艺方面有了重大突破。
同时,中芯国际在全球市场的份额达到了 6%,这比 2023 年的 5%要高,超过了格芯和联华电子,成为了全球第三大芯片代工生产企业。
中芯国际的市场份额排在台积电和三星电子之后,它生产的芯片主要用在汽车、智能手机、计算机以及物联网技术这些领域。因为国内应用需求恢复,中芯国际第一季度的业绩超过了市场的预期。
智能电动汽车对芯片的需求那是相当高,在 2020 年,因为美国封锁中国半导体,又赶上疫情,结果“芯片荒”在全球蔓延,好多行业都被波及了。
在这次芯片危机里,人们真切地感受到了芯片的重要性,这场危机把机和危的辩证关系展现得特别清楚。中国的芯片制造业有力崛起。从 2020 年到 2023 年这短短三年,汽车芯片供应商一下子增加到 300 多家。
中国芯片正在崛起,经历了从规模小到规模大、从种类少到种类全的阶段。中国的市场规模超大,特别是在智能手机和新能源汽车这两块儿。咱必须把芯片技术稳稳抓在自己手里,只有自身实力够强,在市场上才能有充分的话语权。
随着中国集成电路产业于全球市场中持续发展壮大,参与全球市场竞争的程度也会愈发激烈。中国会在全球半导体产业的进步里起到关键作用,中国的科技企业应当强化“芯片国产”的目标,这不但能够增强中国的科技实力与经济竞争力,还能使中国于世界科技竞争中迎来新的机遇和挑战。
【参考信息】
央广网 2017 年 1 月 4 日:《传出台积电为新 iPhone 和 iPad 生产 7nm 芯片》
证券市场周刊 2024 年 3 月 15 日《台积电在高端制造方面的取胜之法》
华尔街见闻 2024 年 3 月 7 日:《赛道 Hyper|英特尔基辛格:到 2030 年超过三星》
深圳电子商会 2023 年 7 月 14 日消息,三星晶圆代工的 5nm 制程和 7nm 制程加起来,稼动率达到了 90%。
中国财经 2021 年 7 月 1 日《从制造走向智造:见证中国的奇迹》
浙江国防科技工业网 2023 年 1 月 3 日《国防科普“加油站 (49)芯片研发到底有多难?》