中國,半導體

近日,中芯國際的人事地震不只震撼了中國、台灣,全球都在關注中國半導體產業在美國打壓下的下一步發展,無論是發展先進封裝或者先進製程都正備受關注。

儘管中國近年亟欲加強對半導體產業的佈局,「第三代半導體」這一名稱也透露著該國對半導體產業自主化的決心,然而近來中國半導體在 IC 製造端的先進製程卻遇到了一大瓶頸。

這個瓶頸就是先進製程的關鍵設備——EUV(極紫外光)光刻機,台經院研究總監劉佩真指出,當初中芯邀請蔣尚義回鍋,為的就是希望在公司遭美國制裁之際,可憑藉蔣與設備商艾司摩爾的關係取得 EUV 光刻機,然而本(11)月上旬艾司摩爾全球副總裁暨中國區總裁沈波已證實,EUV 光刻機仍無法出貨給中國客戶。

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中國該專注成熟製程?業內資深人士:中國國內不能沒有先進工藝能力

因此,各界有關「中國應該專注於成熟製程」的論述越來越熱,這樣的論述指出,中國應當先專注於國產設備能掌握的製程(如 55 奈米),並完善成熟製程能力與生態系。

然而,一名熟知中國半導體市場的業內資深人士在接受《TechTaiwan》訪問時就指出,中國市場需求大,且大多數都是在成熟工藝的節點、需求也多,「但也不能忽視先進工藝的開發與生產!」這位資深人士指出,先進工藝的技術門檻高,利潤也好,且在目前地緣政治氣氛高漲的情況下,「中國國內不能沒有先進工藝的能力!」

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然而,目前在全球有足夠實力嘗試 7nm 及以下製程的晶片製造商也只有台積電三星英特爾三家,這是由於成本高昂——光製造一座先進製程晶圓廠就須數百億美元,是的,光是「製造」而已,這不包括日後維護、營運以及技術研發等成本。

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此外,上個世紀 80 年代,晶片內電晶體的大小進入微米級,到 2004 年晶片內的電晶體已微縮至奈米級別。隨著晶片尺寸持續微縮,材料逼近 1 nm 的物理極限時,量子穿隧效應導致有一定的電子可以跨過勢壘從而產生漏電問題,該原理已涉及到量子力學相關理論,而這項問題對於人類來說暫時無解,因為物理理論還沒搞清楚這個現象。

超越摩爾定律的關鍵賽道:「先進封裝」

這也是為什麼除了先進製程,先進封裝(Advanced Package
)技術亦值得關注,因為這項技術被視為是「超越摩爾定律」(More than Moore)——摩爾定律之上的成長動能——的關鍵賽道。

其中,先進封裝的一個技術 chiplet(小晶片),就能提升晶片良率、降低成本,彈性的設計方式更可提升靈活性。

chiplet 是系統級晶片(SoC)中 IP 模組化的晶片,就像是樂高積木,多個 chiplet 可以拼接成一個 SoC。

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由於過去一個 SoC 是無法再切割的,而分成更多的 chiplet 之後,若是在一片晶圓切割封裝時出現了一個點的損傷部位,直接做成一個 SoC 可以切成 10 塊,做成 chiplet 就是 100 塊,而這塊晶圓作成 SoC 的良率就是 90%,做成 chiplet 則可達到 99%。

這項技術之所以沒有先進製程困難,原因在於它暫時還不涉及到去突破量子隧穿效應等物理極限問題,但無論是延續摩爾定律或是超越摩爾定律,都離不開先進封裝技術。這名不願具名的資深人士亦對《TechTaiwan》篤定表示,「開發先進封裝的難度不高,在中國開發並沒有很大的困難。」

根據知名分析機構 Yole Developpement 的預測,先進封裝市場預計將在 2019 – 2025 年間以 6.6% 的復合年增長率增長,到 2025 年將達到 420 億美元,遠高於對傳統封裝市場的預期。

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中國科技媒體《品玩》評道,對中國的晶片企業而言,先進封裝或許是現下適合長期投入的優質賽道,畢竟短期內中國企業還無法透過自研或是進口來獲得 EUV 光刻機,「先進封裝或許是下一次晶片產業洗牌的開端,中國的自主高端晶片的機會也必蘊含其中。」

參考資料:品玩今周刊