中國半導體傳來好訊息！突圍路線基本定調：自建體系，不依賴EUV

華為被制裁後，國人意識到，原來我們在半導體制造技術方面如此落後，一些人甚至產生了極度悲觀的情緒：集全西方之力打造的EUV光刻機，僅憑中國怎麼可能造出來？

有這樣的悲觀情緒在所難免，因為EUV光刻機是集合數十個西方國家的技術優勢，由數萬個精密零部件打造的人類工業皇冠上的明珠。

中國獨自研發EUV光刻機確實存在很多困難，但中國人民骨子裡從不畏懼困難。愚公移山、大禹治水這些故事深深烙印在中國人的腦海裡，中國傳統文化核心告訴我們的道理是人定勝天！沒什麼坎是過不去的，沒有什麼山是搬不走的。

這不，在近日召開的中國積體電路設計創新大會暨一個應用博覽會（ICDIA2022）上，國家02專項總師葉甜春給國內產業人士和關注中國半導體產業發展的老百姓打上了一劑強心針。

葉甜春總師為中國半導體發展提出三個換道路徑，分別是近期換道路徑、中期換道路徑和遠期換道路徑。

近期換道路徑是未來3-5年中國半導體發展路徑規劃，這個路徑可以稱為“非EUV路徑”，即不依賴EUV光刻機也能造出高階晶片。大致的原理是在14-7奈米工藝平臺引進3奈米採用的奈米環柵（GAA）結構提高效能，用系統封裝/Chiplet提高功能整合度。

簡而言之，該路徑的主要方向就是大力發展高效能電晶體技術和先進封裝技術以彌補EUV光刻機的缺失。

GAA電晶體技術一般用於5nm以上的先進工藝，技術上要領先臺積電目前正在使用的FinFET技術。目前已經確定三星3nm將會採用GAA技術，屆時三星有望在3nm工藝節點上超越臺積電。

根據官方介紹，與7nm晶片相比，基於GAA技術的3nm工藝打造的晶片邏輯面積將減少45%，功耗降低50%，效能提高約35%，並且可在極低電壓環境下穩定執行。

我們再來了解一下Chiplet，它是一種功能電路塊，包括可重複使用的IP塊，通常也被稱作“小晶片”或“芯粒”。該技術的優勢是設計彈性大、成本低、上市快，是後摩爾時代半導體產業的最優解之一。

簡單來講，Chiplet封裝模式就是將一個功能豐富且面積較大的晶片裸片拆分成多個芯粒（chiplet），這些預先生產好的、能實現特定功能的芯粒組合在一起，透過先進封裝的形式（比如3D封裝）被整合封裝在一起即可組成一個系統晶片。

不久前剛從中芯國際離職的半導體大牛蔣尚義就曾力推發展先進封裝和Chiplet，但同樣是從臺積電出身的梁孟松卻堅持在先進製程工藝路線上繼續突破。

不過隨著EUV光刻機進入中國大陸的希望越來越渺茫，中國半導體短期的發展路線不得不以發展先進封裝和Chiplet為主。至少在未來3-5年，葉甜春總師向我們確立了一條可行的、正確的、以發展Chiplet為主的非EUV路徑。

只要在未來3-5年，透過非EUV路徑，中國能夠製造出5nm效能水平的晶片，那麼我們就可以自主滿足95%以上的市場需求，高階晶片自主程度會大大提高，屆時華為當前面臨的供應鏈危機也會大大緩解。

再簡單聊一下中期換道路徑，這是未來5-10年中國半導體的發展路徑，簡而言之就是用FD-SOI（全耗盡型絕緣體上矽）技術代替目前主流的FinFET技術。

FD-SOI和FinFET的路線之爭由來已久，FD-SOI於2000年釋出，立體型結構的FinFET電晶體技術於1999年釋出。可別小看這一年的差距，由於FD-SOI誕生時間相對較晚，在技術初期探索階段沒有出現具有市場競爭力的產品。

而更早釋出的FinFET技術憑藉先發優勢，率先大規模商業化，英特爾從酷睿i7-3770平臺就開始大規模使用了該技術，隨後臺積電的FinFET產品也大獲成功，而高產能、高質量的FD-SOI襯底製備技術在當時仍不成熟因此錯過了佔領市場的黃金視窗。

但其實成熟的FD-SOI技術在某些方面比FinFET技術更具優勢。比如，FinFET技術由於採用三維結構，工藝複雜，成本極高；並且7奈米開始就必須引入EUV光刻機，導致晶片設計和晶片製造成本大幅增加。

IBS的CEO Handel Jones對半導體工藝成本有非常深入的研究，他曾經指出，在相同的條件下，12nm FD-SOI的工藝要比7nm FinFET工藝在成本上低27%。

此外，在設計成本上，12nm FD-SOI工藝的設計成本大概在5000萬美元到5500萬美元，而16nm FinFET的設計成本就已經達到了7200萬美元。

對於中國來說，FD-SOI工藝最重要的優勢是門檻低，更容易進入中國。FinFET技術目前已經透過併購等方式集中在少數幾家國際晶圓廠巨頭手中，在當下的國際形勢下，先進的FinFET技術已經很難進入國內。然而FD-SOI全球產業生態圈目前還不太完善，讓我們看到了突破的希望。

葉甜春總師強調，國產平面工藝裝置自主率高達70%，有能力支撐FD-SOI技術開發，預計10年內對EUV光刻機沒有依賴。

最後再講一講中國半導體遠期換道路徑，這個主要是針對未來10-15年的發展路線，主要的關鍵詞是垂直器件三維電路。垂直型IC架構是未來半導體工藝的發展方向，但是對晶片設計公司、EDA軟體以及其他晶片製造環節都提出了巨大的挑戰。

垂直IC架構的目的是向上堆疊立體整合，儘量提高整合度，它要求晶片設計工程師將更多的電晶體裝入固定空間。標準單元體積塞入更多電晶體，這意味著晶片的效能將會更高，功耗也會更低，應用潛力非常巨大。

總而言之，這三條中國半導體換道路徑給行業發展指明瞭方向，也給我們樹立了極大的信心。既然要制裁我們，那麼就換條路線，肯定能突圍！

葉甜春總師也表示，過去12年，中國積體電路建立了完整的晶片工業體系，研發、設計、製造、終端、晶圓等方面均有佈局，並且保持了高速增長，這是我們保持信心的基礎。

我也相信，在產學研界不斷努力下，在國家政策的大力支援下，中國一定能夠建立起自己的半導體體系，一定能排除萬難，突破封鎖！