作為高科技產(chǎn)業(yè)的核心，芯片產(chǎn)業(yè)日漸成為世界各國綜合國力競爭的重要砝碼,，隨著中國芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，逐步在全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)重要位置，卻開始受到以美國為首的發(fā)達國家的限制,。

　　眾所周知,，芯片目前主要被美國壟斷市場，占據(jù)全球50%的份額,。國內(nèi)芯片業(yè)雖持續(xù)蓬勃發(fā)展,，但在高端芯片制造領域仍處于劣勢位置，同時國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)高度依賴外部市場,，在技術受限的情況下,，被美國“卡脖子”的困境更為凸顯。

　　有人可能不太清楚,，我們被“卡脖子”的芯片有哪些,？例如常用的電腦核心芯片、高端手機核心芯片,、視頻系統(tǒng)中顯示驅動芯片,、數(shù)字信號處理設備芯片，以及可編程邏輯設備核心芯片等,，都是我們目前還造不出來的高端芯片,，幾乎完全依賴進口。

　　近年來我國芯片的進口量一直“領跑”全球,。數(shù)據(jù)顯示,，2022年前10個月我國芯片進口數(shù)量為4580.2億個，支付的金額為23107.8億元,，購買芯片的金額占比我國進口商品總金額的15.5%,，超過石油、煤炭、天然氣等大宗商品,，占據(jù)首要位置,。

　　極大的需求量和極低的自供給量，自然會導致“卡脖子”問題,。而由于我們對外部市場的高依存度及短期內(nèi)難以突破的技術壁壘,，被“卡脖子”時尤為被動。我們知道,，國內(nèi)芯片常遭美國“卡脖子”的技術主要涉及三方面,，一是制程工藝；二是裝備/材料,；三是設計IP核/EDA工具,。今天我們著重談談制程工藝。

　　01 芯片“卡脖子”的3個階段

　　工藝是指芯片制造工藝,，這一塊是與芯片生產(chǎn)企業(yè)本身的技術相關,。芯片制程直接影響芯片組的性能優(yōu)劣、電源效率和體積,，一般以28nm為分水嶺,，區(qū)分先進制程和成熟制程，前者多用于對計算性能要求更高的領域,，后者用于成本較高的場景,。

　　雖然兩種制程都很重要，但更先進的制程代表的是廠商的硬實力,。比如臺積電,、三星達到了5nm，甚至開始量產(chǎn)3nm,，而格芯,、英特爾、聯(lián)電等只達到10nm,，這就是技術差距,，這一塊很重要，也是“卡脖子”的技術之一,。目前國產(chǎn)技術在14nm,，還沒有達到10nm或更先進的制程。

　　從制程工藝來看,，我們可以把芯片“卡脖子”分成三個階段,，第一階段是「能用」，對應135nm-28nm,，為溫飽水平,；第二階段是「夠用」,，對應14nm-7nm含chiplet，能達到這一制程區(qū)間,，可以說是小康水平,；第三階段是「好用」，對應7-2nm的尖端工藝,，屬于發(fā)達水平,。

　　如果我們不被美國限制，在全球產(chǎn)業(yè)鏈分工合作的背景下,，國內(nèi)芯片可以通過借用其他國家的技術,、設備等達到「發(fā)達」水平，比如采用臺積電的5nm代工的“自研芯片”,。但實際上，臺積電工廠的設備（含EUV）75%來自于美國,。此前我們發(fā)布的《實現(xiàn)光刻機的國產(chǎn)替代,，沒那么急》一文中談到國產(chǎn)芯片被“卡脖子”的另一重要環(huán)節(jié)——半導體設備光刻機，EUV光刻機是5nm及更先進制程芯片制造的剛需,，但由于受到美國禁令等因素影響,，目前國內(nèi)尚未買到。

　　所以簡而言之,，我們被“卡脖子”主要是被美國卡,，就目前的趨勢，凡涉及美國技術而我們沒有掌握的都可能被卡,。今年以來,，美方宣布了一系列限制措施，其中最嚴格的芯片“制裁令”,，涉及到16/14nm以下先進制程的高性能計算（邏輯）芯片,，其目的即想把中國卡在溫飽的「能用」水平，意圖限制我國云計算與數(shù)據(jù)中心,、自動駕駛,、5G、人工智能等應用領域的發(fā)展,。

　　02 芯片制程的3個分水嶺

　　前面我們提到,，芯片制程通常以28nm為分水嶺，往前為先進制程,，往后是成熟制程,。對應上文所說芯片“卡脖子”的三個階段，可細分為3個分水嶺：

　　我們可以認為28nm是「能用」的分水嶺,，對應所有家電,、消費電子,、3G手機、電動車（不含智能化）,、光伏逆變器等,。

　　28nm作為成熟的工藝節(jié)點，自臺積電率先推出市場距今已有十余年,，持續(xù)在市場發(fā)熱,。各大晶圓廠在28nm工藝節(jié)點上做了很多的特色工藝開發(fā)，使得28nm節(jié)點能滿足更多產(chǎn)品需求,，在全球市場呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的態(tài)勢,，2021年全球28nm芯片市場為313億美元，預計至2027年將增長至449億美元,。

　　中芯國際是國內(nèi)首個能夠量產(chǎn)28nm工藝的企業(yè),，可以說在短期內(nèi)，28nm制程將是國產(chǎn)芯片的主戰(zhàn)場,，實現(xiàn)這一制程的芯片自由也是當下要務之一,。

　　14nm是「夠用」的分水嶺，對應4G手機,、PC機,、普通服務器、L2的智能電車,、低端人工智能,。

　　從量產(chǎn)時間點上來看，14nm芯片誕生于2014年,，最早由英特爾實現(xiàn)生產(chǎn),，當時臺積電和三星還處于20nm階段。到2017年,，臺積電和三星先后攻克了10nm,，而這時英特爾依舊是14nm，自此開始臺積電,、三星就走在了英特爾前面,。

　　可以說在2017年之前，14nm就是最高端的芯片制程,，雖然如今已經(jīng)5年過去了,，但是14nm芯片生產(chǎn)線在目前半導體中仍非常關鍵，14nm及以上制程基本能滿足目前70%半導體制造工藝需求,。

　　國內(nèi)在這一制程階段,，今年9月份消息，上海經(jīng)信委主任正式對外宣布,，14nm國產(chǎn)芯片已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn),，意味著我們的芯片正在從「能用」邁向「夠用」,。

　　5nm是「好用」的分水嶺：對應人工智能、超級計算機,、L4高階自動駕駛,、智能手機等。

　　事實上,，5nm及以下先進制程領域,，目前僅有臺積電和三星兩個玩家，近乎雙寡頭格局,。今年第三季度,，臺積電7nm以上先進工藝占比達到54%，5nm首次超過7nm,，貢獻了最大的收入（28％）,，其次是7nm產(chǎn)線（26%）。

　　5nm及以下制程對國產(chǎn)芯片而言是最有距離的,，盡管目前其市占率不高,，但就發(fā)展趨勢而言，高端芯片的需求或將長期持續(xù),，智能設備、自動駕駛,、AI等市場方興未艾,，從大廠的火熱需求即可看出，如高通,、AMD對4nm/5nm的需求爆棚,，追求卓越的蘋果則對3nm/2nm熱度不減。

　　在芯片制程工藝上,，我國半導體未來一段時間內(nèi)將處于「溫飽」和「小康」的過渡階段,，即從28nm量產(chǎn)走向14nm量產(chǎn)。

　　03 突破“卡脖子”的3個階段

　　但就目前而言,，國內(nèi)產(chǎn)能遠遠不夠,，還需加大投入。

　　我們來看一組數(shù)據(jù)對比：

　　臺積電2021年資本開支約300億美元,，2022年三季度其下調資本支出后為360億美元（原計劃440億美元）,；三星電子2021年資本開支為337億美元，2022年預計為379億美元,；英特爾2021年資本開支達到179億美元,，2022年預計達到280億美元。

　　中芯國際2021年資本開支45億美元,，預計2022年資本開支達到50億美元,。

　　從數(shù)據(jù)中可以看出,，國內(nèi)芯片擴產(chǎn)增投仍需持續(xù)。

　　所以我們在制程工藝上突破“卡脖子”也得經(jīng)歷三個階段：

　　一是突破「能用」,，圍繞135~28nm建立產(chǎn)能,，能夠覆蓋除智能手機和人工智能等大多數(shù)行業(yè)的大部分需求，這一塊的國內(nèi)市場也是非常大的,；

　　二是突破「夠用」,，在14~7nm制程上基于Chiplet建立產(chǎn)能，能覆蓋低階智能手機和人工智能產(chǎn)業(yè),，主攻成熟工藝的同時不斷向先進制程邁近,；

　　三即突破「好用」，未來相當長時間內(nèi),，受制于半導體設備和材料,，國內(nèi)芯片在尖端工藝的突破上將道阻且長，但我們?nèi)员中判摹?/p>

　　總  結

　　當前,，外部環(huán)境錯綜復雜,，美國多次挑起斷供風波，導致“卡脖子”問題凸顯,。

　　國產(chǎn)芯片實現(xiàn)重大突破是所有人翹首以盼的,，其中的艱難也是可以預見的，但相信隨著國內(nèi)擴大產(chǎn)能,，加大投入,，人才日益完備，實現(xiàn)芯片產(chǎn)業(yè)關鍵環(huán)節(jié)的自主可控,，形成新的替代技術軌道,，將指日可待。