在大多数人的概念里,没有顶级光刻机就造不出先进芯片,但是有一家被美国严厉制裁的中国芯片制造企业,却在没有EUV光刻机的情况下,量产了7纳米芯片,甚至还要冲刺5纳米制程,成为了仅次于台积电和三星的全球第三大晶圆代工厂。
这家屡创奇迹的公司,就是大名鼎鼎的中芯国际。
2020年,当美国商务部将中芯国际列入实体清单时,整个半导体行业都认为这家中国芯片巨头很快就要没落了。美国人的制裁,切断了中芯国际获取关键设备的渠道,尤其是被荷兰阿斯麦垄断的EUV极紫外光刻机,而EUV光刻机是制造7纳米以下制程芯片的核心设备。华尔街预测,中芯国际将永远停留在28纳米制程,
但令美国人没想到的是,制裁封锁非但没有打垮中芯国际,反而激发起国产半导体公司前所未有的斗志。国家集成电路产业投资基金迅速注资480亿美元,中芯国际开始绝地反击,并与华为海思这个曾经的台积电大客户进行深度合作,共同应对西方的产业霸凌。
中芯国际的创始人张汝京曾是台积电的高级主管,参与了台积电的早期建设。张汝京还曾创办过另一家半导体公司世大半导体,后来被台积电收购。当他在大陆创办中芯国际时,台积电立即意识到了威胁。从2003年开始,台积电对中芯国际发起了长达6年的专利诉讼,最终中芯赔付了3.75亿美元才达成和解。这场代价高昂的官司,也从侧面证明了中芯国际的实力。
2022 年7月,加拿大技术分析公司在拆解一颗比特币挖矿芯片时,意外的发现这颗7纳米制程的芯片,竟然是中芯国际制造的,而这颗芯片早在2021年7月就已开始出货了。中芯国际在瞒着整个行业的情况下,已经悄悄掌握了7纳米芯片的量产能力。
更令人震惊的是,中芯国际并没有使用EUV光刻机,而是通过改进DUV设备,采用多重曝光技术,实现了在不使用EUV光刻机的情况下,量产7纳米以下先进制程芯片,破解了西方对我们的产业封锁。
2023年9月,华为发布了搭载麒麟9000 S芯片的Mate 60 Pro,再次震撼了业界。这颗芯片正是由中芯国际用多重曝光工艺硬啃出来的7纳米等效芯片,让华为在被美国全面制裁三年后,依然能推出搭载先进制程芯片的旗舰手机。
不过,虽然中芯国际另辟蹊径绕开了EUV光刻机的制约,但是这条技术路径走的并不轻松。他们通过优化DUV设备的多重图形化技术,实现了先进制程的突破,但代价却是将7纳米芯片的生产步骤从9步增加到了34步,从而造成了产品良率大幅下降,成本也要高出50%以上。
但这种笨办法的好处也是显而易见的,生产完全自主可控,不会再被制裁卡脖子。到了2024年,中芯国际7纳米芯片的良率,已经从最初的20%提升到了40%左右,虽然仍然低于台积电的80%,但是根据美国咨询公司的评估,35%以上的良率就已经能够支撑商业化量产了。
中芯国际亮眼的财报也证明了其商业能力。2024年,中芯国际的全年营收首次突破了80亿美元,到了2025年上半年,在全球晶圆代工厂中,中芯国际以44.56亿美元的营收规模位居全球第二,仅次于台积电;月度产能高达100万片8英寸标准逻辑晶圆,目前的产能利用率为92.5%,几乎达到了可接单产能的上限,在全球晶圆代工市场中,市占率约为5.1%,仅次于台积电与三星。
随着地缘政治风险加剧,越来越多的中国公司开始将订单从台积电转向中芯,即使在技术上还有差距,但出于供应链安全的考虑,他们还是坚决选择了中芯。截至目前,中芯国际的大客户,有华为海思、紫光展锐、地平线等一众本土芯片设计公司。
中芯国际的快速发展,也离不开我国政府的鼎力支持。2024年,政府给中芯的补贴高达13.3亿元,占到公司归母净利润的36%。除了直接的资金注入,政府还通过税收优惠、土地支持、人才政策等多种方式为中芯国际打辅助,充分发挥出我国举国体制的巨大优势。
在2025年年初的业绩说明会上,中芯明确表示,本年度的重点工作,就是要攻克5纳米制程的工艺。根据韩国券商的产业链调研报告,中芯的确有望在2025年完成5纳米芯片的开发,走的依然是DUV多重曝光的技术路径,只不过相较于台积电的EUV方案,成本要高出50%,
更令人兴奋的是,中芯和华为已经申请了基于DUV多重曝光技术的3纳米制程专利,如果这一技术路线能够成功量产,将彻底证明,即使没有EUV光刻机,中国的芯片产业依然能够走出一条自己的路。上海微电子的SSA800系列光刻机和中微公司的5纳米刻蚀设备已经开始在中芯的产线上试用,国产设备生态正在快速成型。
客观地说,中芯国际与台积电的差距依然巨大,台积电已经能量产3纳米制程了,并在开发两纳米的技术上,领先中芯起码5年以上,在产能规模和良率上也有着巨大差距。不过这个差距正在被快速缩小。截至目前,中芯在晶圆代工领域的国际市场份额,已经与第二名的三星不相上下了。
值得一提的是,中芯在28纳米及以上的成熟制程上的成本优势明显,在2025年年初,突然将28纳米晶圆价格从2500美元打到了1500美元,降幅高达40%。预计到 2027 年,中芯在成熟制程芯片上的成本,将比台积电还要低30%以上。中国卷王的威力,连高门槛的芯片产业都挡不住。
中芯的成功不仅仅是工艺技术的突破,更是整个国产半导体设备产业链的集体进步。中微公司的刻蚀设备、北方华创的薄膜沉积设备、华海清科的化学机械抛光设备等核心装备,正在中芯国际的产线上发挥重要作用。据业内人士透露,我国首台EUV光刻机已经进入到试生产环节了。关键设备的国产化,不仅降低了成本,更能确保国产芯片产业的供应链安全。
中芯国际的崛起充分证明了,技术封锁虽然能够延缓追赶速度,但无法阻止创新的脚步。在未来很长的一段时间内,中芯国际或许还无法超越台积电,但是一个自主可控的芯片代工企业的价值,远不止财务报表上的利润数字,更是整个中国科技自主化战略的重要载体。