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中芯秘密量產7納米晶片 反映美國牽制仍大

【明報專訊】據外媒報道,中國最大晶圓代工生產商中芯國際(0981),儘管受到美國政府阻撓採購先進半導體製造設備,仍然取得重大技術突破,成功量產7納米製程,並已秘密為客戶代工生產比特幣挖礦機專用晶片大約一年。不過,有業內人士認為,中芯對於7納米製程技術投產如此低調,而且遲遲未能承接到數量更大的智能手機處理器和基頻晶片訂單,反映美國的「卡脖子」手段仍然發揮相當大的作用。

傳去年7月起低調量產

事緣美國科技研調機構TechInsights7月19日發表報告,稱經拆解MinerVa Semiconductor的新款比特幣挖礦機晶片後,發現它是由中芯7納米製程生產。有關晶片由2021年7月起已開始出貨,意味中芯的7納米製程已秘密投產大約一年。

報告發表後,迅即成為業內熱話。一方面,有人替中芯鼓掌,認為在美國政府嚴格制裁下,仍然能夠取得重大技術進展,實在難得;但另一方面,亦有分析認為,中芯雖然取得技術突破,但仍受美國遏制困擾,更可能引來台積電調查甚或法律手段干擾。

首先,筆者絕對同意,中芯的7納米製程成功量產是重大的技術進步。在此之前,中芯最先進的製程,乃是由2019年第4季開始量產的14納米製程,由14納米製程直接跳到7納米製程,是一下子提升了兩代(中間跨過了10納米製程),而相距還不到兩年。

中芯這一進展,將它和台積電及三星之間的技術差距,縮短到大約兩代的水平(三星剛剛在今年6月30日宣布,其3納米製程已經量產;而台積電的3nm製程亦會在今年下半年量產)。這也再次證明,有「科技狂人」之稱的中芯聯合首席執行官梁孟松確實並非浪得虛名。

翻查資料,梁孟松由2017年10月16日獲中芯聘請為聯合首席執行官,到2019年第4季中芯開始量產14納米製程,也是僅僅大約兩年,當年已經是由28納米製程直接跳到14納米製程,一下子將技術提升兩代(中間跨過了20納米製程)。而早在2020年初,當中芯確定,荷蘭ASML遭到美國壓力,難以向該公司交付它早在2018年5月就已經訂購的那部極紫外(EUV)光刻機之後,梁孟松已向外透露,他規劃中的N+1代製程,將毋須使用極紫外光刻機。一般相信,他所說的N+1代製程,其實就是利用中芯手上的深紫外(DUV)光刻機,但透過多重曝光(Multi-patterning)技術,來達到7納米製程的效果。

不過以多次曝光方式來生產7納米晶片,需付出一定代價。其性能提升和功耗降低幅度,會不及單次曝光的「正宗」7納米製程,而且生產過程也比較耗時,更會令良率降低。但由於單次曝光的7納米製程必須使用到波長較短的極紫外光刻機,對於中芯來說,這也是逼於無奈的辦法。

未產手機處理器 或受制EDA

令人奇怪的是,中芯既然能夠以7納米製程生產晶片,為何未能承接到數量大得多的智能手機處理器和基頻晶片訂單。畢竟,內地紫光展銳和中興通訊都能夠設計出7納米製程的手機處理器。易方資本創辦人王華就認為,相信中芯是受困於EDA(Electronic Design Automation)軟件的技術授權那一關。他指出,挖礦機專用晶片乃是一種「特定應用晶片」(ASIC),其結構相對簡單,有別於手機處理器、電腦處理器等通用處理器包含邏輯運算、快取記憶體等眾多部分和介面。

手機處理器和電腦處理器的生產過程中所需要用到的EDA技術授權,也比ASIC晶片的生產過程多得多。即使晶片設計公司那一端已獲得相關的EDA技術授權,晶圓代工生產商那一端仍然需要獲得同樣的EDA技術授權,才能夠在生產過程對接。有說美國的Synopsys和Cadence,以及德國西門子旗下的Mentor Graphics現時就佔據了大部分的EDA市場。

王華估計,中芯未能以7納米製程承接智能手機處理器和基頻晶片的訂單,很可能就是因為這些EDA軟件巨頭遵從美國政府的禁令,沒有向中芯提生產過程所需的技術授權。雖然內地近年也湧現出一批EDA軟件公司,包括華大九天、芯禾科技、藍海微科技、芯願景等,但這些內地公司的EDA軟件只是在個別工具上取得成績,功能仍然不夠齊全。短期內,它們未必能夠協助中芯繞過有關限制。

另一個令人替中芯擔憂的消息,是台灣媒體傳聞,台積電獲悉中芯的7納米製程已投產後,已決定啟動調查,研究中芯有沒有抄襲其技術,其法務部門也不排除會採取行動。據悉,台積電10多年前曾經控告中芯抄襲其技術,最終勝訴。而梁孟松多年前帶領三星電子在製程技術上反超台積電之後,亦曾被台積電控告抄襲其技術,結果梁孟松被迫離開三星電子。這次梁孟松能否避免當年所犯的錯誤,惹人關注。

明報記者 薛偉傑

[科技觀潮]