大陆芯片行业各个环节都掀起建设热潮：又一国产5nm芯片设备突破

众所周知，在华为2021年财报发布会上，华为轮值董事长郭平公开表示：“华为未来将推进三个重构，用堆叠、面积换性能，用不那么先进的工艺也可以让华为的产品有竞争力”。

从这句表述中，大家可以看到，华为其实想到了两个办法，一是用堆叠、二是用面积增大的方式，将不那么先进的芯片，也变成有竞争力，就是比肩先进芯片。

考虑到目前大陆最先进的工艺是14nm，而像三星等晶圆大厂，最先进的技术已经是4nm，甚至要进入3nm了。

于是很多网友表示，用14nm的工艺的芯片，利用堆叠、面积增大的方式，不说比肩3nm，能比肩5nm么?

事实上，堆叠、面积增大的原理是一样的，只是堆叠是上下这种结构，而面积增大，更多指的是平铺这种结构。

按照中芯的工艺，14nm工艺时，其晶体管密度约为30MTr/mm，也就是每平方毫米达到3000万个。而TSMC的工艺，在5nm时晶体管密度为173MTr/mm，每平方毫米达到1.73亿个。

这样说起来，TSMC的5nm工艺，其晶体管密度是中芯14nm的6倍左右。

芯片是由晶体管组成的，一定程度上我们可以先假设晶体管数量相同时，芯片的性能相同。那么如果要达到5nm芯片同样的性能，要使用14nm的工艺时，其面积必须是5nm芯片的6倍才行，这个逻辑，应该大家都能理解吧。

换句话来说，一块5nm芯片，如果在14nm工艺下，理论上需要6块同样大小的芯片，才能够实现同等的芯片，因为只有这样，晶体管数量才一样多。

而这6块同样大小的芯片，可以是平铺，变成了原来面积的6倍大，这就是面积换性能。也可以是6块上下叠加在一起，变得更厚，这就是堆叠。

就像上面图示的一样，当然以上只是示例，实际堆叠不一定是6层，也可以是2张一层堆3层，或者3张一层堆2层，我画得比较简单，但原理应该说清楚了。

在6倍面积，或者6倍厚的体积下，确实能够让14nm的芯片，实现了5nm芯片的性能，单说性能，这确实是可行的。但面积增大也好，体积增厚也好，带来了两个缺点：

1、功耗应该是原有芯片的6倍;

2、面积或体积是原有芯片的6倍;

在手机这种追求功耗、发热、面积/体积的产品中，这种方式明显不可行，内部空间不足，电池太小，扛不住，发热太大，也没法用。

但在一些不追求功耗、面积/体积、发热的机器中，其实是可以实现的，但这样的机器会有多少?所以情况其实还是不容乐观的。

大家都知道，芯片制造离不开光刻机，尤其是EUV光刻机，可是制造7nm及以下制程芯片的必要设备。因此，ASML才会格外受到关注，并且实现了业绩的大幅提升。

但光刻机仅是芯片制造过程所需设备的其中一种，还需要蚀刻机、离子注入机、镀膜机、晶圆划片机、晶片减薄机、抛光机、清洗机等多种设备，少了哪一个设备也不行。

芯片生产设备就是芯片大规模制造的基础，我国目前在高端芯片制造上有差距，很大一方面原因就在于芯片制造设备的落后。而造成这种状况，主要是以下两方面原因：

一是长期以来的“造不如买”的思潮。总是寄希望于西方的设备，可以直接买来用。

二是西方一直对我们进行阻挠和限制。这个从之前的《瓦森纳协议》，到近两年的美方芯片改规，一直在通过限制技术、软件、先进设备等出口，来阻挠我们科技发展。

尤其是在针对半导体方面，不仅限制了台积电给华为代工芯片，还重点限制了先进芯片设备的出口。最明显的就是ASML的EUV光刻机，一直限制卖给大陆的晶圆企业。

中芯国际几年前订购的一台EUV光刻机，因为美方的阻挠，至今不能到货。如果不是因为EUV光刻机的阻挠，恐怕中芯国际将会是全球第三个突破7nm芯片的晶圆厂。

不过，阻挠并不能阻碍我们的发展，反而让我们觉醒，开始注重自研去全力突破。

如今，我们大陆芯片行业的各个环节都掀起了建设热潮，西方的阻挠已经堵不住了。

近日，好消息传来，又一国产芯片设备实现突破。据消息显示，该设备是中国长城旗下的郑州轨交院研制推出的全自动12寸晶圆激光开槽设备，支持超薄晶圆全切工艺。

厉害的是，这个设备支持5nmDBG工艺。也就是说，可以用于5nm制程工艺的芯片生产线。这可是继国产5nm蚀刻机后，又一国产芯片设备可用于5nm芯片制造。

随着科技的不断发展，这几年中国在芯片领域和手机领域可谓是屡创奇迹，比如华为的麒麟9000反超骁龙865、5G基带领先世界，还有小米手机去年出货量力压苹果称为全球第二等，这些都是近年来我国在科技领域取得的里程碑。但自从老美制裁华为后，麒麟芯片的生产和5G业务的拓展都遭受重创，而国内其他厂商也受到了一些影响，毕竟华为倒下后，苹果和高通都开始发力了。

不过，虽然少了华为这个强大的竞争对手，苹果和高通也并没有在国内市场占据较大优势，因为其他手机厂商和芯片厂商都相继发力了，比如小米11系列和12系列在全平台的销量都力压了苹果一筹，而OPPO也开始用上了自研影像芯片，Redmi的K系列更是成为了旗舰的守门员，所以即便是iPhone12和iPhone13的低价策略也并没有讨到好果子吃。

值得一提的是，在芯片领域，高通从去年开始也是屡屡吃瘪，骁龙888、骁龙888+和骁龙8Gen1的功耗全部翻车，虽然靠着骁龙870挽回了一波市场，但是近日又受到了联发科的暴击，因为联发科在发布天玑9000后，又推出了两颗5nm芯片天玑8000和天玑8100，直接让整个高通骁龙8系都受到了暴击!

就那天玑8100来说，该芯片定位是次旗舰处理器，和骁龙870差不多的定位，但是就从目前的数据表现来看，真的惊艳!经过极客湾大V实测，天玑8100的性能和骁龙888差不多，单核性能弱于骁龙8，但是多核性能却能和骁龙8持平，仅次于天玑9000!不仅如此，该芯片的功耗和能效比也是吊打了整个骁龙8系，就连去年一直被热捧的骁龙870也被压得稳稳的，因此很多机友都称其为“低功耗版的骁龙888”。

当然，就在前段时间，卢伟冰也在微博上表态，即将在本月发布的K50系列将全球首发天玑8100，这无疑又是一记重击!因为上一代的K40搭载的骁龙870，销量可谓是爆发式增长，高通也是赚翻了。而这次的K50将搭载更出色的天玑8100，预计成绩会比K40更好，当然高通就赚不到钱了，而是国产芯片厂商联发科，从目前的趋势来看，未来几年里，在中端旗舰和高端旗舰市场中，天玑8系和9系应该是稳了，而高通也会被逐渐排挤出国产市场，你们觉得呢?