日媒：中國(guó)多年前開始申請(qǐng)EUV和2nm芯片的專利，全球的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們需要緊張起來了

　　散英魂寄千萬雄鷹翱翔神州，

　　盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。

　　01

　　前沿導(dǎo)讀

　　據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)發(fā)文指出，日經(jīng)XTECH、日經(jīng)ELECTRONICS根據(jù)日本專利調(diào)查公司Patentfield的專利分析工具對(duì)中美芯片公司的技術(shù)專利進(jìn)行了總體分析。

　　從整體的數(shù)據(jù)信息來看，中國(guó)大陸企業(yè)在GPU、晶體管結(jié)構(gòu)、芯片制造技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域開始對(duì)美國(guó)老牌企業(yè)窮追猛打，并且在先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域提前進(jìn)行技術(shù)布局，與美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家的企業(yè)展開持久性的未來競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)企業(yè)在芯片產(chǎn)業(yè)上搶占技術(shù)制高點(diǎn)的決心，給國(guó)際企業(yè)造成了一種未知的恐懼感。

　　02

　　技術(shù)專利

　　2019年，中國(guó)企業(yè)在GPU領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量開始呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。到了2023年，中國(guó)的技術(shù)申請(qǐng)數(shù)量達(dá)到了3091項(xiàng)，對(duì)比2018年的數(shù)量增長(zhǎng)幅度將近10倍，相當(dāng)于美國(guó)英特爾的3倍、英偉達(dá)的5倍，但是遠(yuǎn)低于韓國(guó)三星。

　　三星電子的大規(guī)模專利申請(qǐng)，與高帶寬內(nèi)存有直接關(guān)系。高帶寬內(nèi)存與GPU進(jìn)行ai領(lǐng)域的協(xié)同工作，三星本身就是存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)的巨頭，這種大規(guī)模技術(shù)申請(qǐng)的數(shù)量也標(biāo)志著三星正在為以后的ai產(chǎn)業(yè)埋下技術(shù)伏筆。

　　在技術(shù)含量最高的晶體管和芯片制造領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)正在緩慢向前推進(jìn)。

　　現(xiàn)階段的國(guó)際芯片產(chǎn)業(yè)，一致認(rèn)為想要將芯片技術(shù)推進(jìn)到2nm的下一個(gè)時(shí)代，采用GAA晶體管結(jié)構(gòu)是最直觀的技術(shù)方案。

　　芯片的晶體管結(jié)構(gòu)分為三個(gè)階段，14nm以上的工藝采用平面晶體管結(jié)構(gòu)，14nm及以下工藝使用胡正明開發(fā)的Fin FET晶體管結(jié)構(gòu)，到了2nm及以下工藝，需要采用GAA晶體管結(jié)構(gòu)。

　　在GAA結(jié)構(gòu)的專利申請(qǐng)中，臺(tái)積電毋庸置疑的成為了全球企業(yè)的老大。

　　而大陸企業(yè)則是在2018年開始布局，2023年的時(shí)候申請(qǐng)了大約20項(xiàng)相關(guān)專利。雖然數(shù)量不多，但還在持續(xù)推進(jìn)，這種在專利層面的循序漸進(jìn)，也標(biāo)志著中國(guó)企業(yè)正在進(jìn)行未來2nm芯片的研究，與國(guó)際巨頭打持久戰(zhàn)。

　　在EUV以及光刻技術(shù)的專利申請(qǐng)上面，中國(guó)大陸企業(yè)也在積極布局。由于美國(guó)的制裁封鎖，大陸企業(yè)無法獲得先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，這極大制約了中國(guó)開發(fā)自主先進(jìn)芯片的進(jìn)度。

　　在此之前，中國(guó)芯片企業(yè)一直以設(shè)計(jì)為主，并且在某些設(shè)計(jì)領(lǐng)域具備與美國(guó)企業(yè)比拼的實(shí)力。但是本土制造技術(shù)與設(shè)計(jì)水平存在脫節(jié)，以至于美國(guó)的出口管制讓許多中國(guó)企業(yè)空有設(shè)計(jì)能力，卻無法將芯片制造出來銷售。

　　這也在一定程度上迫使設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)入芯片制造領(lǐng)域，并聯(lián)合國(guó)內(nèi)的老牌晶圓工廠解決先進(jìn)芯片的卡脖子問題。

　　03

　　技術(shù)路徑

　　盡管中國(guó)被封鎖了EUV光刻機(jī)，但是中國(guó)企業(yè)曾經(jīng)采購(gòu)了一批先進(jìn)的浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)，這些DUV光刻機(jī)搭配先進(jìn)的刻蝕機(jī)，再加上自對(duì)準(zhǔn)多重圖案化技術(shù)（SAQP）實(shí)現(xiàn)7nm芯片的制造。

　　根據(jù)前臺(tái)積電研發(fā)副總裁林本堅(jiān)在個(gè)人作品中表示，多重圖案化技術(shù)對(duì)于套刻精度的要求很高，假設(shè)套刻的CD偏差為1.5%，如果該偏差無法得到有效的解決，那么其最終將會(huì)導(dǎo)致6階的誤差也就是8.4%，這對(duì)于芯片制造來說是致命的影響。

　　前臺(tái)積電研發(fā)處長(zhǎng)、前中芯國(guó)際董事楊光磊也在接受采訪時(shí)表示，采用比EUV差一些的浸潤(rùn)式光刻機(jī)制造先進(jìn)芯片，這是可行的方案，也是一條被驗(yàn)證過的方案。

　　但想要繼續(xù)制造5nm甚至是更先進(jìn)的芯片，理論上是可能的，不過良品率不可控，所投入的資源也不可控，這完全是一個(gè)技術(shù)無人區(qū)。

　　尤其是對(duì)于那些沒有涉足制造業(yè)的芯片公司來說，這個(gè)難度就更大了，短時(shí)間內(nèi)看不到成果，需要持續(xù)積累經(jīng)驗(yàn)才有可能成果。

　　彭博社早在2024年就發(fā)布了相關(guān)報(bào)告，報(bào)告指出中國(guó)本土企業(yè)正在嘗試使用有限的設(shè)備，通過傳統(tǒng)方法制造5nm芯片。這種方法無異于霸王硬上弓，目前在國(guó)際層面還沒有企業(yè)能夠成功。臺(tái)積電、三星、英特爾均已經(jīng)轉(zhuǎn)向EUV技術(shù)，中國(guó)企業(yè)是目前唯一一個(gè)用DUV光刻機(jī)沖擊5nm芯片的企業(yè)。

　　未來2nm芯片的結(jié)構(gòu)將會(huì)從Fin FET過渡到GAA，晶體管內(nèi)部的柵極四面包圍著納米片，因此會(huì)晶體管會(huì)獲得更好的電流控制，盡量避免量子隧穿效應(yīng)。

　　以現(xiàn)在的情況來看，中國(guó)企業(yè)已經(jīng)在積極布局晶體管結(jié)構(gòu)的技術(shù)專利，從底層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)開始研發(fā)，逐步建立起一套屬于中國(guó)企業(yè)的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在沒有解決EUV光刻機(jī)的情況下，采用浸潤(rùn)式光刻機(jī)和自對(duì)準(zhǔn)多重圖案化技術(shù)依然是一個(gè)折中并且成熟的方法。

　　麒麟芯片的重新回歸，標(biāo)志著中國(guó)企業(yè)已經(jīng)走通了采用多重圖案化技術(shù)制造先進(jìn)芯片的路線，下一步就是要繼續(xù)降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)芯片制造的可持續(xù)性發(fā)展。在保證供應(yīng)鏈體系安全穩(wěn)定的情況下，去嘗試通過現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備制造全新晶體管結(jié)構(gòu)的芯片。