歐洲正式發(fā)起2nm反擊，中國芯片制造的新選擇

歐盟十年目標(biāo)：先進(jìn)半導(dǎo)體的生產(chǎn)總值將至少占全球生產(chǎn)總值的20%。 

全球“芯慌”之下，歐盟也急了？

據(jù)彭博社報(bào)道，昨日，歐盟委員會(huì)正式發(fā)布《2030數(shù)字指南針（2030 Digital Compass）》規(guī)劃書，為未來10年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了最新目標(biāo)。

這份長達(dá)27頁的文件中明確寫道：

截止到2030年，歐洲先進(jìn)和可持續(xù)半導(dǎo)體的生產(chǎn)總值將至少占全球生產(chǎn)總值的20%，攻克2nm工藝，能效至少翻10倍。

歐盟對2nm工藝的野心早已不是第一次顯露。此前已有媒體報(bào)道 ，歐盟欲聯(lián)合19個(gè)歐洲國家打造超級晶圓代工廠，研發(fā)2nm先進(jìn)制程。

此次規(guī)劃書的出臺(tái)，無疑是在加速啟動(dòng)2nm計(jì)劃。，歐盟在文件中表示，提出這一目標(biāo)是為了減少歐洲對非歐盟關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，以及少數(shù)大型科技公司的依賴，以確保“數(shù)字主權(quán)”。

1、歐盟“芯片工藝”陷入困境

芯片制程經(jīng)歷將近70多年的發(fā)展，在摩爾定律的規(guī)律下，已經(jīng)從最初的微米級發(fā)展到納米級。如果將28nm作為先進(jìn)制程的分界點(diǎn)，那么我們已經(jīng)引來了先進(jìn)制程競爭的世界，國際領(lǐng)先的代工廠的競爭已經(jīng)從14nm延伸到7nm、5nm。

雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))此前報(bào)道，全球最大的芯片廠商臺(tái)積電、三星均已實(shí)現(xiàn)7nm、5nm量產(chǎn)，高通驍龍888、蘋果A14等手機(jī)芯片均已用上5nm芯片。擁有自己代工廠的英特爾經(jīng)歷了10nm延期后，正努力攻克7nm而歐洲最大的晶圓代工廠GF（GlobalFoundries，格羅方德），還主要停留在14nm工藝。

此前GF也有意向7nm進(jìn)軍，曾宣布將在2020年第四季度推出7nm工藝首批芯片，但囿于無法解決芯片燒錢的難題，不得已宣布放棄這一計(jì)劃。而芯片先進(jìn)制程的投入與產(chǎn)出不成正比也正是整個(gè)歐洲芯片市場普遍面臨的難題。

GF與三星、臺(tái)積電并稱為全球晶圓代工廠中擁有尖端工藝的三駕馬車，但從先進(jìn)制程的進(jìn)度來看，以GF為代表的歐洲市場已經(jīng)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在了后面。

此外，不僅僅是落后于臺(tái)積電與三星，相比于大陸晶圓代工廠，歐洲市場也稍遜一籌。最新消息顯示，中國大陸晶圓代工廠中芯國際在14nm制程工藝的產(chǎn)品良率上已追平臺(tái)積電同等工藝，水準(zhǔn)達(dá)約90%-95%。且各制程產(chǎn)能滿載，部分成熟工藝訂單已排至2022年。

在競爭如此激烈的市場環(huán)境下，歐盟加大力度提升芯片制程似乎已是迫在眉睫之事。

值得注意的是，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，當(dāng)下的歐洲還面臨著缺少大型晶圓代工廠的窘境。如臺(tái)積電、三星、SK海士力、英特爾等著名廠商所屬晶圓廠沒有一家位于歐洲。

另外，其本土的半導(dǎo)體廠商，作為全球十大半導(dǎo)體廠商之一的恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)、英飛凌科技(Infineon Technologies)，其大部分生產(chǎn)已經(jīng)被外包出去。

據(jù)了解，歐洲目前有三家本土芯片制造商，采用的都是輕晶圓廠（Fab Lite）和小批量生產(chǎn)的模式。

2、押注2nm，扭轉(zhuǎn)芯片產(chǎn)業(yè)局勢

近20年來，歐洲曾多次嘗試提升芯片制造能力，但效果并不理想。

據(jù)了解，80年代中期，歐盟曾支持恩智浦和英飛凌實(shí)現(xiàn)制程工藝跨世代，但后因結(jié)果未達(dá)到預(yù)期選擇了外包模式。

2012年，歐盟負(fù)責(zé)數(shù)字議程的委員Neelie Kroes曾提出“芯片空中客車（Airbus of chips）”議程，欲耗資100億歐元，聯(lián)合企業(yè)、地區(qū)和歐洲利益聯(lián)合打造最新先進(jìn)的晶圓代工廠。然而，各大芯片制造商卻對此表示毫無興趣。

直到2020年，隨著全球芯片供應(yīng)鏈出現(xiàn)中斷，芯片荒加劇，歐盟各國不得不加大對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持力度，以擺脫美國和亞洲廠商的依賴，提升自主研發(fā)和生產(chǎn)的能力。

據(jù)悉，2020年12月，歐盟已聯(lián)合荷蘭、法國、芬蘭等19個(gè)歐洲國家共同簽署了一份《歐洲處理器和半導(dǎo)體科技計(jì)劃聯(lián)合聲明》，并首次宣稱將著力攻克2nm工藝。

聲明中顯示，歐盟計(jì)劃斥資500億歐元打造一座先進(jìn)的半導(dǎo)體工廠，以生產(chǎn)10nm制程以下的半導(dǎo)體。截止目前，該聯(lián)盟的投資總額已超過了11000億元。

近日，歐盟正式出臺(tái)《2030數(shù)字指南針：數(shù)字十年的歐洲方式（2030 Digital Compass: the European way for the Digital Decade）》，旨在推動(dòng)將其數(shù)字目標(biāo)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。

在規(guī)劃書中，歐盟明確指出芯片對于聯(lián)網(wǎng)汽車、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算、邊緣計(jì)算和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域至關(guān)重要。

3、攻克2nm工藝前路幾何？

歐盟各國報(bào)團(tuán)取暖，聯(lián)和助力芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，多少有些勢在必得之勢。那么十年之后，歐盟是否真的能夠攻克2nm技術(shù)，并且實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。這一點(diǎn)我們可以從5nm工藝上窺見一二。

自臺(tái)積電實(shí)現(xiàn)5nm量產(chǎn)之后，各家手機(jī)芯片廠商就開始了激烈的5nm芯片角逐，蘋果、華為、高通、三星相繼推出旗艦級5nm移動(dòng)處理器，并宣稱無論是在性能上還是在功耗上都有著優(yōu)秀的表現(xiàn)。

但事實(shí)上，這幾款5nm手機(jī)芯片的表現(xiàn)并沒有達(dá)到預(yù)期，并遭遇了一場集體“翻車”。

不少數(shù)碼評測博主指出，首發(fā)驍龍888的小米11性能提升有限，功耗直接上升，其原因在于三星代工的5nm工藝制程不成熟。

雷鋒網(wǎng)了解到，對于此類現(xiàn)象，Moortec首席技術(shù)官Oliver King曾表示：“當(dāng)我們從7nm升級到5nm時(shí)，處理器速度有了很大的提高，但漏電流也下降得比較快，幾乎與28nm水平相同，我們不得不去平衡他們。”

因此，行業(yè)內(nèi)將低功耗設(shè)計(jì)視為芯片行業(yè)需要解決的問題之一。而不成熟的設(shè)計(jì)與制造會(huì)影響性能與功耗的最大化折中，因此如何平衡先進(jìn)節(jié)點(diǎn)下芯片的性能、功耗與面積（PPA），也是芯片設(shè)計(jì)與制造的挑戰(zhàn)。

更尷尬的是，無論是芯片設(shè)計(jì)廠商還是芯片制造廠商，想要達(dá)到5nm、2nm等先進(jìn)制程，除了需要打破技術(shù)上的瓶頸，還需要有巨大的資本作為支撐，熬過研發(fā)周期和測試周期，才可能看見收益。

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies (IBS)給出的數(shù)據(jù)顯示，65nm 工藝時(shí)的設(shè)計(jì)成本只需要0.24億美元，到了28nm工藝時(shí)需要0.629億美元，7nm和5nm成本急速增長，5nm設(shè)計(jì)成本達(dá)到4.76億美元。

如前所述，GF晶圓代工廠便是出于經(jīng)濟(jì)考慮，于2018年宣布擱置7nm 項(xiàng)目，將資源回歸12nm/14nm 上。此外，就連實(shí)力強(qiáng)大的英特爾也在10nm、7nm的研發(fā)過程中多次受阻。

最后從時(shí)間節(jié)點(diǎn)來看，當(dāng)前的芯片巨頭臺(tái)積電，從傳統(tǒng)工藝28nm量產(chǎn)，最先進(jìn)的5nm制程量產(chǎn)，用了整整10年的時(shí)間，中間跨越了14nm、12nm、10nm、7nm。其中從7nm到5nm的過渡用了3年。

因此，以上從技術(shù)工藝、經(jīng)濟(jì)因素以及研發(fā)周期來看，歐盟能否攻克2nm技術(shù)尚為可知，但這條路必然阻礙重重。此外，從目前的全球產(chǎn)業(yè)局勢，以及其自身的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀來看，歐盟也只能選擇迎難而上。

而對于我國來講，這將有助于打破美企在半導(dǎo)體領(lǐng)域的壟斷地位，也尚為是一件好事。

引用鏈接：

https://europe.autonews.com/suppliers/eu-sets-2030-target-produce-cutting-edge-semiconductors-first-quantum-computer

https://www.leiphone.com/news/201808/ffUswUTvREStD4pk.html

https://mp.weixin.qq.com/s/LHaCraW8yvaJJsOneSnV8Q