芯片制造过程分为三个主要环节,分别是设计、制造、封测
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众所周知,芯片制造过程分为三个主要环节,分别是设计、制造、封测。以前的芯片企业大多是能够设计、制造、封测一条龙全部搞定,比如intel、德州仪器等,称之为IDM企业。后来台积电崛起,只负责制造这一环节,将IDM形式分拆开后,于是后来慢慢就形成了设计、制造、封测这么三大环节,很多企业只负责其中一个环节,IDM企业越来越少。
不得不说,这种大家专注于某一个环节的方式,极大的促进了全球的分工合作,也极大的推动了芯片技术的向前发展,毕竟只负责一个环节,更精更专,比IDM企业更有优势。
所以我们看到台积电的工艺超过intel,日月光的封测技术全球第一,设计方面更是高通、苹果、华为等崛起,超过传统的IDM企业。
而在设计、制造、封测这三个环节上面,中国大陆除了在制造上落后很多之外,在设计、封测上还是基本达到全球顶尖水平的。
比如设计,华为海思与苹果、高通等同步进入5nm,还有一些矿机公司,设计能力也是一直处于世界顶尖水平,近日传出三星3nm工艺下,中国大陆企业就是首批客户,很明显,设计是不差的。
而封测也不差的,大陆有三大封测巨头,分别是长电科技、通富微电、天水华天,这三大封测企业在全球排在第3、5、6名。
相信不少人都知道,我国已经成功突破4nm封装工艺,但是很多人却高兴不起来,这到底是为什么呢?按理说4nm封装工艺这几乎是国际顶级水平,为什么他们却高兴不起来呢。
其实那就是封装技术只是芯片制造的其中一个环节而已,他们认为只是突破某个环节的技术,对于我们来说是没有多大的作用,因为这也无法帮助我们打造出更高端的芯片,但是事实上今时已经不同往日,由于某些原因,封装工艺已经成为芯片行业的核心技术,同时中国突破4nm封装工艺,我认为这也势必能帮助我们改变国内芯片行业现状,那么今天我们就来了解一下国内的芯片封装工艺和国内芯片现状,看看中国突破4nm封装工艺,最终能否改变国内芯片行业现状呢?
芯片封装技术变得越来越重要了,芯片如果不进行封装那是不能直接使用的,以前可能只靠简单的包装就可以了,
但是现在随着科技的不断发展,芯片封装的技术也变得越来越复杂,封装技术的水平,甚至可以直接决定是否能做到1+1大于2的作用,早期只是把芯片包装起来,制造工艺也非常的简单,现在则不同了,对于某些领域封装的成本甚至会超过芯片本身,这也让芯片封装技术成为了芯片制造最为重要的一环,由于芯片性能的不断提升,早期的芯片封装技术早已经不符合市场需求,那么现在我们究竟是怎么做的呢?其实现在已经演变出不同的封装技术,那就是从单芯片封装到多芯片封装,再到系统级芯片封装,我国封装技术也早已达到了国际领先水平,那么这究竟是否能改变国内芯片行业现状呢。
当前国内芯片现状,那就是缺少制造高端芯片的光刻机,没有荷兰阿斯麦公司提供的EUV光刻机,哪怕是华为和中芯国际,也是无法制造高端芯片,
以前我们可以通过找台积电代工,从而打造属于我们国人的高端芯片,然而受到美国的限制和打压,现在不仅是华为不能找台积电代工,包括中芯国际也无法采购EUV光刻机,这也让我们在这一领域被彻底卡住脖子,不过我认为中国突破4nm封装工艺,这也意味着我们将绕过光刻机,并且打造出属于我们的高端芯片,也许有人会说没有先进的光刻机,连高端芯片都生产不出来,那么我们怎么通过封装技术打造高端芯片呢?甚至有人会说只谈封装技术,不谈设计与制造那就是纯属吸引眼球获取流量,然而事实上封装技术已然成为了突破半导体产业的关键。为什么要这么说呢?
近期中国芯片企业在4nm封装技术上的突破,让各方议论纷纷,认为最关键的还是芯片制造工艺的突破,4nm封装技术的突破没有太大意义,显然这是一个错误的看法,对于中国芯片制造来说这是一条由易及难的捷径,最终实现全产业链突破。
封装技术其实也是芯片制造的一个重要环节,它需要将芯片从一整片晶圆中挑选出合格的芯片,然后再将这些芯片与外部电路连接起来,这样芯片才能正常工作,然而如随着工艺的提升,晶体管越来越小,晶圆的导线间距也越小,其技术难度也是越来越大。
国产的4nm芯片封装技术还是一项多维异构芯片封装技术,即是将多种类型的芯片封装在一起,如此更考验封装企业的技术,封装企业需要熟悉不同芯片的构造,了解不同芯片的电气性能,在准确实现不同芯片的互联互通同时确保兼容性,这更是一项高难度的技术。
芯片封装还是向先进工艺发展的途径之一,中国台湾的芯片产业如今已居于全球顶尖水平,然而早年它们也是从封装技术开始,通过接收美国芯片的封装业务外包,逐渐了解芯片的构造,积累技术和人才,然后再进入芯片制造。
封装已成为芯片产业链的一大产业,全球前十大封装企业中有九家位居亚洲,中国大陆和中国台湾更是占据了其中的大多数,如今美国芯片行业也已认识到封装技术的重要性,正计划重新拾起封装产业,这也体现了封装环节的重要性。
可以说中国在封装技术方面达到4nm工艺已是一个了不起的进步,在现有基础上,先推进可以取得突破的环节,然后再集中资源搞其他那些还落后的环节,由易及难,最终实现全产业链的突破。
二、中国芯片产业链发展的路径
事实上当下中国芯片制造就是如此做的,在光刻机受制之下,芯片制造的八大环节已在各自快速推进。据了解芯片制造的八大环节之中的七个都已推进到14nm工艺,其中刻蚀机的进展最快--刻蚀机已达到5nm,并且国产刻蚀机已经获得了台积电的采用。
这些已经打通的环节同样是非常重要的,此前拥有全球最先进工艺的三星就因为光刻胶问题受制于日本,然后韩国迅速集中资源研发量产了自己的光刻胶,摆脱了对日本光刻胶的依赖,由此可以说明这些生产环节的重要性。
这也说明了中国由易及难的做法是正确的,能解决的技术环节先解决,当最后的环节--光刻机解决后,先进工艺制程就能立即上马,迅速实现先进工艺的量产。
在先进工艺方面,中国方面同样在积极准备,在无法获得EUV光刻机的情况下,中国的芯片制造企业中芯国际已在研发接近7nm的N+1、N+2工艺,业界人士指出现有的DUV光刻机并非无法生产7nm工艺,只是成本太高,但是对于一些重要产业,在无法获得中国大陆以外的芯片企业代工生产的情况下,可以不考虑成本,那么能实现以DUV光刻机生产7nm工艺就具有了特别的意义。
在这方面先进的4nm封装技术就具有特殊的意义,一方面可以先进的封装技术提升现有成熟工艺生产的芯片,另一方面则是借助先进的封装技术更深入了解先进工艺的细节从而助力加快先进工艺的研发。