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  1. 中芯国际与台积电、三星(造芯)的差距只差一台“光刻机”吗?

中芯国际与台积电、三星(造芯)的差距只差一台“光刻机”吗?

您好,很高兴回答您的问题。

中芯国际是少数可以代表中国科技的“重器”企业之一,不过与国际芯片巨头相比,中芯国际仍位居中间梯队的晶圆代工阵营

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全球芯片领域阵营划分

第一梯队就是拥有先进制程的台积电、Inter、Samsung的超级阵营,中间梯队是有仍处于摸索自主芯片道路的中芯国际、Global Foundried等,第三梯队主要由华虹半导体、力晶等组成。

中芯国际和第一梯队的差距

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中芯国际在自主道路上摸索长达18年之久,但还是没有挤进第一梯队,为什么?因为我国芯片设计、制造、封装的产业链的技术水平仍旧是短板,能否自强,需要众多领域内的企业共同努力,突破。当前中芯国际在14nm、7nm等工艺制程上的突破尚需时日,题主所说只差一台“光刻机”这个说法太笼统。中芯国际与他们在制程营收上存在明显的滞后,目前150/180nm是中芯国际的主要营收,28nm以下营收比例较低,而台积电各制程营收比例相对稳定,每2-3年就有新一代制程实现量产,说明台积电对产品生命周期把控能力较强,良品率和产能控制也做得相当好。研发费用上也存在明显的差异,中芯国际的研发费用远低于台积电。

总结

中芯国际,在制程上明显落后第一梯队,营收结构单一,制程更新速度比第一梯队要慢,研发费用上也比第一梯队要少。差距不仅仅是光刻机,还有研发管理,成本投入,产能,良品率等诸多方面的差距。国产芯片要追上第一梯队,难度很高,需要付出很高的代价,需要的是长期艰苦奋斗。

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以上,感谢您的阅读。

中芯国际与台积电、三星的技术实力差距,当然不是只差一台EUV(极紫外)光刻机。早在2018年,英特尔就向阿斯麦订购了3台EUV光刻机,三星订了6台,台积电则订了10台,结果台积电在制程工艺上还是领先英特尔和三星一代,这就说明EUV光刻机不是制约芯片厂制造技术进步的唯一因素。

买到先进的光刻机,只是具备了制造出先进芯片的前提,好比土豪买了法拉利,还是需要娴熟的驾驶技术的,这样才能飙过别人

中芯国际原创始人张汝京博士是有故事的传奇人物。

光刻机有一个重要技术指标“最高分辨率”(单位nm),这是指它在硅片上能刻出的最小尺寸的特征线宽,代表着光刻机的潜能。

芯片的制造工艺流程主要分为前道工艺和后道工艺,光刻机的工作位于前道工艺。前道工艺里,有300到400个子工序,而光刻机占其中的60%左右,处于最复杂最尖端的领域。

当然,上图只是芯片制造的流程,具体工艺纷繁复杂,晶圆运进芯片制造厂后,从晶圆洗净开始,就正式进入制造程序,整个制造工艺包括数百道工艺,详见下图。

由于各厂家有不同的工艺,而每一道工艺的细微差别,都会拉开差距。

原因不难理解,对芯片制造公司来说,***用何种设备,以及具体的工艺流程,可以决定芯片的良率。

目前来讲,在芯片制造行业,中国的领头羊是中芯国际,排在它前面的就是台积电和三星,不过三星不是一家单纯晶圆代工厂,因此在芯片代工领域,最高端的玩家就中芯国际和台积电两家而已。

目前台积电和三星是世界上唯二的两家实现7nm制程芯片制造的厂商,无一例外的都***用了荷兰阿斯麦公司(ASML)的极紫外光刻(Extreme Ultra-violet),即我们常说的EUV光刻机。中芯国际自己研发了N+1、N+1技术,不需要EUV的情况下实现了接近7nm制程的水平,是一个很大的进步,但是比起台积电和三星来讲,除了光刻机以外,还有不小差距。

一直以来,中芯国际都是追赶者的角度,如果不是2017年10月份梁孟松的加入,中芯国际是绝无可能实现接近7nm制程工艺的N+1技术的。在梁孟松加入之前,中芯国际一直处于困兽状态,14纳米FinFET制程迟迟无法商用,良品率不到5%,梁孟松加入后,中芯国际就像坐上了火箭,短时间内即实现了14纳米FinFET制程的95%良品率。随后,梁孟松又带领团队继续研发了接近7nm制程的N+1和N+2技术,预计2020年底可以商用。

芯片制造是个技术密集型行业,尽管有了突破,中芯国际在技术积累上仍然落后台积电和三星一大截,前二者早就实现了7nm制程芯片的量产,据推算,台积电在8月份会实现5nm制程的量产,2nm也已经在积极研究中;自从美国的芯片代工龙头格罗方德宣布退出14nm以下代工市场以后,其市场份额被三星吃去大部分,去年6月份三星宣布5nm制程工艺已经可用。

因此,中芯国际虽然攻破了性能接近7nm制程的N+1技术,但是已经落后三星和台积电3年时间,另外两家已经实现了5nm制程工艺,相当于领先中芯国际1.5代-2代,所以中芯国际未来的路还很长。

虽然中芯国际的N+1、N+2技术不需要ASML的EUV,但是后续5nm、2nm的研究仍然避不开,与台积电和三星不同的是,中芯国际购买EUV之路一直受到美国的干扰,本来荷兰那边已经同意发货,关键适合又被美国卡住,所以如果后续获取不到EUV,中芯国际的下一代芯片制造工艺梦恐怕要破碎。

另外一点是人才问题,自从中芯国际挖来了梁孟松之后,其研究进展突飞猛进,国内有不少晶圆代工厂商都虎视眈眈。此外,台积电和三星有大量的专利授权,形成了比较厚的专业壁垒,中芯国际与台积电进行的两次诉讼都以失利告终,目前台积电拥有中芯国际10%的股份,所以恐怕台积电会一直压着中芯国际一头。

很显然中芯国际和台积电不仅仅是差一台光刻机!

1、先来看看中芯国际当前的制程

我们先来看看中芯当前芯片工艺制程的情况吧!

中芯国际14nm工艺2019年Q4已经量产了,前期产能每月3000片左右,2020年将开始产能爬坡,年底将会实现每月15000片。现阶段已经在为华为代工14nm制程的芯片,比如这2天传言的麒麟710A。

中芯12nm的制程在2019年已经实现的客户导入阶段,同时N+1制程也已经进入客户导入验证阶段,预计2021年将实现量产。从现有业内的预估来看,N+1制程也就是7nm工艺,但并非是高端的7nm工艺,助于低功耗版的工艺。同时中芯也已在研制N+2制程,从公布的性能参数来看就是7nm的高性能版。

用简单的话语来说,中芯国际目前量产制程为14nm,已经研发出了N+1的7nm低端工艺,同时高性能7nm工艺在研制中。

2、再来看看台积电和三星的情况

这两家的工艺制程我觉得没必要多说什么,7nm EUV早在2年前就已经量产,5nm制程台积电今年Q2也开始要量产,不过因为疫情关系或有延缓,同时在2019年已经在研发2nm制程,预计2024年能量产。

其实对于代工厂商来说,芯片制程的领先只是其次,更重要的是客户。现阶段全球手机厂商都将芯片代工交给台积电和三星,苹果、华为、高通、AMD、联发科等等,这两家在全球市场中排名第一和第二,两者加起来占了全球近6成的市场份额。

3、中芯和台积电、三星的差距甚大

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