中芯國際的先進制程工藝再獲突破。
日前，一站式IP和定制芯片企業芯動科技官方宣布，已完成了全球首個基于中芯國際FinFET N+1先進工藝的芯片流片和測試，所有IP全自主國產，功能一次測試通過。
芯動科技表示，自2019年始，芯動科技在中芯國際N+1工藝尚待成熟的情況下，團隊全程攻堅克難，投入數千萬元設計優化，率先完成NTO流片。基于N+1制程的首款芯片經過數月多輪測試迭代，助力中芯國際突破N+1工藝良率瓶頸。
從0.18微米到N+1
作為中國大陸技術最先進、規模最大的晶圓代工企業，中芯國際的制程工藝發展一直備受關注。歷經20年，其制程工藝從0.18微米技術節點發展至如今的N+1工藝。
2000年，中芯國際在上海浦東開工建設，2001年其上海8英寸生產基地建設完成；2002年，中芯國際實現0.18微米制程的全面技術認證和量產；2003年，中芯國際實現0.35微米-0.13微米制程的技術認證和量產，這標志著其完成技術的初步積累；接著，中芯國際分別于2006年、2009年、2011年實現90納米、65/55納米、45/40納米制程的量產升級。
在2011年40納米量產之后，中芯國際繼續向28納米制程進發。2015年，中芯國際28納米制程工藝正式量產，成為中國大陸第一家實現28納米量產的企業。隨后，中芯國際開始攻堅14納米制程工藝。然而，隨著摩爾定律持續發展，資本投入大幅提升疊加技術難度增加，技術升級節奏放緩，中芯國際在14納米制程工藝研發上步履緩慢。
2017年10月，中芯國際延攬三星及臺積電前高管梁孟松來擔任聯席首席執行官，以進一步加速14納米制程工藝的研發進程。2019年第四季度，中芯國際終于迎來了14納米制程工藝量產，這無論對中芯國際還是整個中國集成電路產業而言都是一個喜訊。
（圖：中芯國際關鍵技術節點量產時間，截圖于中芯國際招股書）
在14納米制程工藝量產的同時，中芯國際亦披露，其第二代FinFET N+1制程工藝已進入了客戶導入階段。如今，中芯國際低調通過客戶芯動科技官方新聞稿證實N+1制程工藝成功流片，算是其制程工藝的又一大突破，業界相信其正式量產指日可待。
N+1流片意味著什么？
據中芯國際招股書介紹，N+1第一次采用了SAQP形成fin，SADP形成dummy gate，以達到更小pitch的需求。相比于前代技術，單位面積的晶體管密度大幅提升，同時提供不同的Vt選擇，滿足不同市場應用的需求。
此前，梁孟松亦曾在財報電話會議上披露，中芯國際N+1制程工藝與14納米制程工藝相比，性能提升20%、功耗降低57%、邏輯面積縮小63%、SoC面積減少55%。梁孟松還指出，在功率和穩定性方面，N+1制程工藝和7納米制程工藝非常相似，區別在于性能及成本方面，N+1制程工藝的提升幅度為20%，市場基準的性能提升幅度為35%。
那么，中芯國際N+1制程工藝流片意味著什么？市場調研機構TrendForce集邦咨詢指出，在半導體晶圓代工領域中，流片僅是試生產，這次N+1制程工藝流片即芯動科技設計完電路以后先委托中芯國際進行小規模生產（一般是數片到數十片），以供測試用，因此到可大量量產仍有一段努力空間。
成功流片后，目前依然得視生產此芯片時的各環節（薄膜沉積、蝕刻、光刻、清洗、研磨等）產線良率，若能逐步提升，就可接續進行小量量產，以及觀察后續在其他N+1設計芯片上的生產良率。
一般而言，單一產品試產完會需要測試評估，再到小量量產通常需要2個季度，即2021年第二季度中芯國際有機會能小量量產此產品；而從小量量產到可大量量產就需視制程技術與相關產品的經驗。
此前，中芯國際曾在投資者關系互動平臺上披露，N+1制程工藝有望于2020年底小批量試產。若N+1制程工藝真正實現量產，TrendForce集邦咨詢表示，相信量產后會對中國大陸廣大的內需有所幫助，之后吸引國際客戶下單。
與臺積電、三星的距離
縱觀全球先進制程競爭格局，聯電已宣布未來經營策略將著重在成熟制程，不再投資12納米以下的先進制程，格芯亦于2018年宣布暫緩7納米制程工藝研發，并將資源轉而投入成熟制程服務上，如今仍在持續投資研發先進制程的晶圓代工廠商僅剩下臺積電、三星、英特爾以及中芯國際。
雖然中芯國際N+1制程工藝距離量產仍需時間，但我們不妨先將其與臺積電、三星等廠商的先進制程做一下對比。按照中芯國際的說法，N+1制程工藝和臺積電的7納米制程工藝非常相似，但卻也不是7納米制程工藝；亦有消息稱，N+1制程工藝可對標臺積電8納米制程工藝，但臺積電并無正式量產8納米制程工藝。
因此，TrendForce集邦咨詢認為，從現有對外量產的10納米制程工藝與7納米制程工藝來觀察，中芯國際的N+2制程工藝才有機會對應到臺積電的7納米制程工藝，保守來看N+1制程工藝應該只能對應到臺積電的10納米制程工藝，與三星10納米制程工藝相近。
目前，全球最先進的量產制程工藝已來到7納米至5納米，主要廠商為臺積電和三星，英特爾因著重晶體管密度設計及自家產品研發，宣布其7納米制程將遞延半年至2022年推出。
臺積電方面，7納米制程工藝已成為營收主力。根據其最新發布的第三季度財報，臺積電7納米制程工藝營收占比35%；此外，臺積電的5納米制程工藝已在今年第二季度規模量產Apple A14芯片，第三季財報顯示其5納米制程工藝已貢獻8%的營收占比。
據悉，目前臺積電4納米制程工藝正在進行試產。臺積電此前在第二季度財報電話會議上表示，4納米制程工藝是5納米制程工藝的延伸，將兼容5納米制程工藝的設計規則，但相較5納米工藝更有性價比優勢，計劃在2022年大規模量產。3納米制程工藝則預計將于2021年風險試產、2022年下半年量產。
三星方面，其在第二季度財報電話會議上表示，5納米制程工藝已于今年第二季度量產，預計下半年開始拓展客戶并正式投入大量生產。據悉，三星5納米制程工藝自第三季度起將進一步擴大產能。
由此可見，即便中芯國際的N+1制程工藝實現量產，其與臺積電、三星依然存在明顯代差；此外，相較于臺積電先進制程已成為營收主力，中芯國際的主要收入來源仍為成熟制程，目前28納米及以下制程工藝收入占比仍非常小。
無論如何，N+1制程工藝成功流片都是中芯國際在先進制程研發上取得的階段性突破，從去年14納米制程工藝量產到現在N+1制程工藝流片，可見其正在加速制程升級，業界期待N+1制程工藝早日實現量產。不過，在追趕國際先進水平方面，中芯國際仍有很長很長的路要走，正所謂道阻且長，但我們相信行之將至。
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