突破7nm？芯片战争，再下一城

我们从一个挺争气的新闻说起。就在9月1日，这本来是荷兰的光刻机，对咱们中国的禁售令生效的日子。好多人应该还有印象，今年1月底，美国强制让荷兰限制对中国出口光刻机。当时说的是，给荷兰7个月，清掉手头的订单。然后从9月1日起，全面禁止向中国出口DUV光刻机及其部件。咱们先不管其中的专业术语，总之，这个禁令就是想继续在芯片技术上卡住我们。

但是，就在禁令生效的当天，反转出现了。荷兰的阿斯麦公司，也就是唯一能生产先进光刻机的那家公司，紧急向荷兰政府提出申请，要把禁令延期执行。至少先延期到明年1月1日。同时，荷兰政府也火速批复了申请。换句话说，荷兰的DUV光刻机，还得继续对咱们自由贸易。

那么，阿斯麦到底为什么要申请延期呢？而且这回，为什么没听到美国出手干预的消息？

目前，市面上的分析，普遍提到了这么两个原因。

第一，中国这个市场太大了。根据阿斯麦去年的财报，中国是他们的第三大市场，生产的产品有14%卖到咱们中国。当初之所以宣布要禁售，主要是迫于美国的压力。要知道，目前荷兰掌握的先进光刻机，主要有两类。EUV光刻机和DUV光刻机。二者的区别主要是光刻原理和波长不同，EUV光刻机的波长更短一些。就相当于绣花，绣花针越小，越细，绣出的花就越精致。对光刻机来说，波长越短，就越先进，制造的芯片精度就越高。但问题是，荷兰的EUV光刻机，有55%的部件要从美国进口。换句话说，荷兰的光刻机，一部分技术也被美国卡着。这就让他们不得不接受美国提出的条件。当然，这也意味着，阿斯麦要失去中国这个大市场，它心里肯定不乐意。

那么，阿斯麦为什么早不提晚不提，偏偏要在禁令生效的当天紧急提出申请呢？这就要说到第二个，也是更关键的原因了。这就是最近坊间流传很火的一个消息，华为的新机Mate 60 pro已经搞定了7nm功能级别的芯片。你看，别人卡我们，是为了让我们造不出这个东西。但假如我们真的自己能造出来，这个技术封锁又有什么意义？还不如老老实实来做点生意，赚点钱。

在这里特别强调一句，关于华为新机的芯片，目前华为自己还没有发布任何官方消息。市面上的说法，都只是分析和猜测。其实，大家关心的不外乎是一个核心问题，那就是，我们到底是不是已经搞定了7nm芯片？

要想回答这个问题，我们需要搞懂两件事。

第一，说我们已经突破7nm芯片，依据是什么？很简单，拆机加测试啊。虽然华为自己没有官宣，但据说美国的媒体已经做了拆机研究，确认手机里使用的新型麒麟9000S芯片，采用了7nm芯片技术。同时，还有一些机构也做了跑分和拆机。总之，几乎所有的线索都指向，咱们已经突破了7nm的技术限制。

这个进展有多大？要知道，iPhone现在用的是4nm芯片工艺。而就在2018年，他们用的也是7nm芯片。换句话说，中美之间在芯片技术上的差距，已经缩短到了三五年之内。

据说摩根士丹利的前首席经济学家，斯蒂芬·罗奇还说了一句意味深长的话。他说，这让我想起了美国制裁的目的，到底是限制还是激励中国的创新？

但是，说到这，也引出一个问题。兴奋归兴奋，回到技术层面上，7nm芯片，到底是怎么造出来的呢？要知道，用于生产7nm芯片的EUV光刻机，早在2019年，就对咱们限制出口了。我们手里掌握的最先进的光刻机，是193nm的DUV光刻机，它的生产极限，也就是28nm。跟7nm之间，还差了好几倍。

那么，这回的芯片是怎么造出来的？这就是咱们要说的第二个重点。前段时间，芯片研究专家，也是《芯片简史》的作者，汪波老师，专门做了分析。

关于这回的7nm芯片，有两种可能。一是我们已经在光刻机上悄悄实现了突破，搞定了EUV光刻机。二是我们用的还是DUV光刻机，只不过通过特殊的工艺设计，造出了7nm芯片。

按照汪波老师的观察，第二种情况的可能性，要远远大于第一种。因为EUV光刻机从研发到大规模应用，需要漫长的周期，不是短短一两年就能完成的。

那么，DUV光刻机，为什么能生产出7nm芯片呢？要知道，DUV光刻机，主要针对的是28nm以上规格的芯片。这就好比，你拿着一枚巴掌大的印章，却要印出一枚手指甲大的花。这到底是怎么实现的呢？

关于这个问题，咱们得知道两件事。

首先，所谓的7nm标准，这个7nm只是一个虚数。要知道，过去几十年里，全世界的半导体厂商，都在拼命地维持摩尔定律。也就是，每经过18到24个月，下一代晶体管相比上一代，要实现元件数量翻倍。

那么，怎么实现元件数量翻倍？很明显，你要让元件变小。这就好比，你怎么在一平方厘米里，雕刻出更多的花？很简单，你要让花变小。那么，变多小才能让花的数量翻倍呢？答案是，它的直径，得是原来的70%。比如，原来一朵花直径是1厘米，面积是1平方厘米。现在一朵花直径0.7厘米，面积是0.49平方厘米。你看，差不多就是原来的一半。

但是，这只是个理想状态。到2005年，半导体厂商陆续发现，相关的技术遇到了瓶颈，这个东西的长度，已经无法按照70%的节奏继续缩短。怎么办？只能能缩短多少是多少。但是，在命名方式上，因为大家已经习惯了新一代芯片的规格，是上一代乘以0.7，因此，就继续沿用了这个叫法。这就是为什么，芯片的工艺节点，每一个数，都是前一个数的70%。比如，32nm、22nm、14nm、10nm、7nm。你看，后一个数，刚好是前一个数乘以0.7。

但是，注意，只是叫法上沿用，这可不意味着，后者一定就是前者的70%。它的实际指标，可能要大不少。比如，台积电的7nm芯片，实际参数能达到40、50nm。三星的7nm芯片，也差不多是这个指标。

换句话说，用DUV光刻机做7nm芯片，确实有差距，但是这个差距并没有那么大。

那么，怎么克服这个差距呢？你可以把这个过程想象成打印。你要往一张A4纸上打100行字。但是，即使用word的最小行间距，也容不下100行。怎么办？最直接的办法就是，移动这张纸。第一回打20行字，然后把纸平移，再打第二遍。这么一来，在原来的间隙之间，就多出了一行字。这么多重复打印几次，你就能在纸上，打出100行字了。

用DUV光刻机制作7nm芯片，用的就是类似的原理。用专业术语讲，叫多重曝光技术。当然，我们说的只是大致的原理，实际过程要复杂得多。

但是，这个工艺也有缺陷，那就是成本相对高。就跟打印一样，你在一张纸上反复打印，肯定比只打印一次更花时间和人力。

换句话说，我们在芯片研发这件事上，有进展是真的。但是，有挑战，也是真的。但无论如何，从这回搞定7nm开始，它带来的也许不仅是国产芯片的技术升级，更有可能改变整个芯片贸易的格局。就像最近挺流行的一句话，命运的齿轮，再次开始转动。

聯系郵箱：0xniumao@gmail.com

突破7nm？芯片战争，再下一城

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