Intel日前在IEDM 2022大會(huì)上又公布了一系列先進(jìn)工藝的進(jìn)展，2030年希望能造出集成1萬(wàn)億晶體管的芯片，是當(dāng)前密度的10倍以上，可謂雄心勃勃。

在這個(gè)過(guò)程中，Intel的先進(jìn)工藝會(huì)不斷提升，我們之前多次報(bào)道過(guò)Intel的計(jì)劃——那就是4年內(nèi)掌握5代CPU工藝，分別是Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A及Intel 18A。

這其中，Intel 7就是去年底12代酷睿上首發(fā)的工藝，13代酷睿也會(huì)繼續(xù)用，Intel 4工藝首次支持EUV光刻工藝，現(xiàn)在說(shuō)是準(zhǔn)備量產(chǎn)，明年的14代酷睿Meteor Lake首發(fā)。后面的Intel 3工藝是Intel 4的改良版，2023年下半年量產(chǎn)，同時(shí)也是Intel對(duì)外代工的重點(diǎn)工藝。

不過(guò)Intel真正在工藝上再次領(lǐng)先的是20A及18A兩代工藝，從20A開始進(jìn)入埃米級(jí)節(jié)點(diǎn)，放棄FinFET晶體管，改用GAA晶體管，相當(dāng)于友商的2nm、1.8nm水平，分別在2024年上半年、下半年量產(chǎn)，其中18A工藝還是提前了半年，之前是預(yù)定2025年量產(chǎn)。

18A工藝可以說(shuō)是Intel未來(lái)的一個(gè)關(guān)鍵，關(guān)系到Intel工藝重新回到領(lǐng)導(dǎo)地位的大業(yè)，因?yàn)樗€要跟臺(tái)積電、三星在2025年量產(chǎn)的2nm工藝競(jìng)爭(zhēng)，提前量產(chǎn)更顯示出優(yōu)勢(shì)。

Intel在9月底的創(chuàng)新大會(huì)上提到18A工藝今年底就會(huì)有流片，這個(gè)進(jìn)度是非?？斓?，而且18A工藝不僅是Intel自用，還是重點(diǎn)代工工藝，要對(duì)外提供的，因此穩(wěn)定量產(chǎn)非常重要。Intel之前一直沒(méi)有提到18A工藝的具體客戶是誰(shuí)，這也是市場(chǎng)非常關(guān)注的，現(xiàn)在Intel CFO終于給出了一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，稱他們會(huì)在明年初公布18A客戶名單，而且看起來(lái)不止一家，有一個(gè)甚至是跟美國(guó)國(guó)防部密切相關(guān)的公司。


三星放言：5年內(nèi)生產(chǎn)世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體

10月4日，韓國(guó)電子巨頭三星表示，它目標(biāo)在五年內(nèi)生產(chǎn)制造世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體，并與世界上最大的芯片制造商臺(tái)積電發(fā)起直面競(jìng)爭(zhēng)。

三星公布的芯片生產(chǎn)計(jì)劃路線圖顯示，其將在2025年和2027年開始生產(chǎn)制造2納米工藝和1.4納米工藝的芯片。

納米數(shù)字是指芯片上每個(gè)晶體管的尺寸。晶體管越小，就可以將更多的晶體管封裝到單個(gè)半導(dǎo)體上。通常，納米尺寸的減小可以產(chǎn)生更強(qiáng)大和更高效的芯片。作為參考，蘋果最新的iPhone 14 Pro和Pro Max型號(hào)的處理器是4納米芯片。

據(jù)悉，三星已經(jīng)在今年早些時(shí)候開始了3納米芯片的生產(chǎn)。在發(fā)布上述消息后，韓國(guó)三星的股價(jià)上漲近4%。

三星發(fā)布上述雄心勃勃的計(jì)劃，是希望謀求擴(kuò)大其芯片制造或代工業(yè)務(wù)，以趕上臺(tái)灣的臺(tái)積電。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，按收入計(jì)算，三星是全球第二大芯片代工廠，市場(chǎng)份額為17.3%，臺(tái)積電是52.9%。

臺(tái)積電預(yù)計(jì)今年開始生產(chǎn)3納米芯片，預(yù)計(jì)2025年開始生產(chǎn)2納米；同時(shí)，臺(tái)積電尚未正式宣布量產(chǎn)1.4納米芯片的計(jì)劃。三星趕在臺(tái)積電之前宣布生產(chǎn)計(jì)劃，目標(biāo)就是希望收到更多的芯片代工生產(chǎn)的需求訂單。

“這是SEC（三星電子）首次公布其長(zhǎng)期代工路線圖，我認(rèn)為它比臺(tái)積電和市場(chǎng)預(yù)期更具侵略性。”大和資本市場(chǎng)分析師SK Kim表示。

三星雄心勃勃的計(jì)劃正值全球經(jīng)濟(jì)逆風(fēng)和半導(dǎo)體需求放緩跡象之際。根據(jù)總部位于美國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，8月份全球芯片行業(yè)銷售額與7月份相比下降了3.4%。

盡管如此，三星表示計(jì)劃到2027年將最先進(jìn)芯片的產(chǎn)能比今年擴(kuò)大三倍以上，突顯了其對(duì)未來(lái)需求的看好。其中包括其在美國(guó)的工廠，三星在德克薩斯州奧斯汀設(shè)有工廠，目前正在同一州的泰勒市建設(shè)價(jià)值170億美元的工廠。


國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片搶先獲得突破

在國(guó)家和各界的關(guān)注下，這幾年半導(dǎo)體行業(yè)的投資金額逐年提升，僅2021年就有資本融資686起，獲得投融資金額2013.74億元，截至2022年6月底，中國(guó)芯片半導(dǎo)體公司數(shù)量已達(dá)2904家。

這其中不乏一些已經(jīng)做到了行業(yè)頭部的企業(yè)，像我們熟悉的中芯國(guó)際、華為海思、紫光展銳、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等，這些企業(yè)所掌握的技術(shù)，均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，甚至有些已經(jīng)做到了全球領(lǐng)先。

2016年成立的長(zhǎng)江存儲(chǔ)在閃存芯片領(lǐng)域，就實(shí)現(xiàn)了階梯性的跨越，原本國(guó)內(nèi)科技公司做電子產(chǎn)品，都需要向美國(guó)、韓國(guó)企業(yè)購(gòu)買閃存，但長(zhǎng)江存儲(chǔ)現(xiàn)在已經(jīng)做出了UFS 3.1通用閃存。

今年4月，長(zhǎng)江存儲(chǔ)就推出了UC023閃存，這是長(zhǎng)江存儲(chǔ)打造的一款UFS 3.1旗艦級(jí)高速閃存芯片，這款產(chǎn)品連續(xù)讀取速度可達(dá)2000MB/s，寫入速度最高可達(dá)1250MB/s。

要知道三星的512GB UFS 3.1閃存的讀取速度是2100MB/s，寫入速度是1200MB/s，長(zhǎng)江存儲(chǔ)推出的UFS 3.1閃存，在讀寫速度上都已經(jīng)向三星看齊了。

更關(guān)鍵的是，如今長(zhǎng)江存儲(chǔ)又在閃存芯片技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了一項(xiàng)新突破，近日長(zhǎng)江存儲(chǔ)完成了232層3D NAND閃存生產(chǎn)，成為了全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)200層以上3D NAND的廠商。

有機(jī)構(gòu)拆解了首款采用232層3D NAND顆粒的固態(tài)硬盤，通過(guò)拆解?？低暤腃C700 2TB的固態(tài)硬盤分析發(fā)現(xiàn)，這款產(chǎn)品就是用的長(zhǎng)江存儲(chǔ)232層3D NAND顆粒。

這意味著，長(zhǎng)江存儲(chǔ)確實(shí)已經(jīng)完成了232層3D NAND閃存的量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)芯片又取得了新的突破。

要知道，3D NAND閃存技術(shù)做到128層就已經(jīng)頗具挑戰(zhàn)了，三星、SK海力士、美光等企業(yè)花了數(shù)年時(shí)間才達(dá)到了這個(gè)水平，長(zhǎng)江存儲(chǔ)再次向外界證明了什么是中國(guó)速度。

清華大學(xué)“破冰”芯片新技術(shù)

為了打破中國(guó)長(zhǎng)久以來(lái)芯片技術(shù)受限制于人的局面，光譜技術(shù)成了清華大學(xué)首要進(jìn)行研究創(chuàng)新的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)了艱苦的研究，清華大學(xué)在新的芯片技術(shù)上取得了突破。光刻技術(shù)的重要性，可以這樣說(shuō)，光刻技術(shù)的制作者，將決定著整個(gè)芯片行業(yè)的發(fā)展方向。

中國(guó)在科技上一直都是處于領(lǐng)先的地位，但由于對(duì)光刻技術(shù)掌握的科研項(xiàng)目極少，導(dǎo)致在芯片研究和半導(dǎo)體研究方面被“卡住”了。

而清華大學(xué)的這一重大發(fā)現(xiàn)，恰好填補(bǔ)了我們國(guó)內(nèi)芯片技術(shù)的空白和短缺，可以說(shuō)是一個(gè)巨大的突破，同時(shí)也是一個(gè)“質(zhì)”的飛躍。不過(guò)，這些都是“未來(lái)的技術(shù)”，即便是有了成果，距離真正的商業(yè)化，也還差得遠(yuǎn)。

此前，據(jù)清華大學(xué)官方網(wǎng)站介紹，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)目前已開發(fā)出世界上第一個(gè)具有0.8 nm分辨率的實(shí)時(shí)超光譜圖像芯片。這到底是一個(gè)什么樣的技術(shù)呢？清華大學(xué)又是怎么突破這項(xiàng)技術(shù)的？這項(xiàng)技術(shù)成果對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钣钟惺裁从?？讓我們一起?lái)看一看究竟是怎樣的黑科技！

該技術(shù)是由清華大學(xué)教授和科研人員投入重大心血才研發(fā)出來(lái)的，這項(xiàng)技術(shù)就是分辨率高達(dá)0.8 nm的實(shí)時(shí)超光譜圖像芯片，而這項(xiàng)研究現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段。在中國(guó)的實(shí)驗(yàn)基地上產(chǎn)生的每一塊芯片，哪怕是一枚小小的晶片，也要耗費(fèi)巨大的財(cái)力和技術(shù)才能完成。

技術(shù)上的困難，需要大量的資金和人力，沒(méi)有雄厚的資金和技術(shù)支持，是很難實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，這只是一項(xiàng)專利，并非是實(shí)物，而是一項(xiàng)技術(shù)，在正式應(yīng)用之前，還要進(jìn)行多次的試驗(yàn)。

我們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)晶片的要求很大，因此需要的晶片也是需要有各種各樣的功能的。而晶片的種類與它的使用范圍又是十分廣泛的，所以科研人員可以通過(guò)改變硅的晶片從而再衍生出數(shù)以千計(jì)的不同的晶片。

這些晶片是投入商業(yè)使用的，因此我們?cè)诟鱾€(gè)行業(yè)都能看到他們的存在，看到他們滿足人們各種各樣的需要。

半導(dǎo)體芯片是當(dāng)今資訊科技發(fā)展迅速、普及化的資訊科技工業(yè)的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展與我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要支柱產(chǎn)業(yè)。這也是為什么清華大學(xué)要花費(fèi)那么多人力物力去研究、創(chuàng)新半導(dǎo)體的原因。

半導(dǎo)體芯片在生活中使用范圍十分廣泛，比如在汽車行業(yè)， NAND在存儲(chǔ)芯片上都出現(xiàn)了它的身影。但是在所有人們常見的芯片中，他們都只是冰山一角。而在一些經(jīng)常需要用到這種芯片的地方里，卻總是被人們忽視了一項(xiàng)十分重要的技術(shù)——智能感知技術(shù)。

智能感知也是傳感技術(shù)的一種，我們平時(shí)所了解的傳感技術(shù)包括信息交換、信息處理和界面技術(shù)，而信息交換是傳感技術(shù)的核心部分。傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的三大技術(shù)之一，已成為21世紀(jì)十大前沿技術(shù)之一。

光譜分析、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)器視覺等行業(yè)，在此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，也都被要求采用各種光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與分析，這也可見這項(xiàng)技術(shù)有多么重要。

而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器技術(shù)也得到了快速發(fā)展。特別是隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新的探測(cè)技術(shù)、手段層出不窮。

傳統(tǒng)的分光技術(shù)在實(shí)時(shí)性和操作性上存在明顯的缺點(diǎn)和短板，重點(diǎn)是傳統(tǒng)的分光技術(shù)呈現(xiàn)的圖像質(zhì)量和效果都差。

但是，清華大學(xué)的研究，使得這項(xiàng)困擾我們的技術(shù)得到了突破，與此同時(shí)，在過(guò)去的十多年里，由于信號(hào)處理與光源技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展迅速，為我們?cè)谥悄芨兄夹g(shù)中的分光成像注入了新的生機(jī)。


光子芯片彎道超車

繼中科院報(bào)道3nm光子芯片取得突破性研究成果后，中科鑫通又傳來(lái)好消息: 國(guó)內(nèi)首條多材料、跨尺寸的光子芯片生產(chǎn)線將于2023年建成投產(chǎn)。這就意謂著中國(guó)真正繞開了卡脖子的EUV光刻機(jī)，另辟蹊徑實(shí)現(xiàn)中國(guó)芯片換道超車。

光子芯片與傳統(tǒng)的電子芯片最大的不同，就在于它是以光來(lái)做載體，用光代替電，利用微納加工工藝，在芯片上集成大量的光量子器件。相比電子芯片，這種芯片的集成度更高，精準(zhǔn)度更強(qiáng)，也更加穩(wěn)定，同時(shí)也具有更好的兼容性。

因?yàn)橹谱鞴に嚨牟煌?，光量子芯片不需要光刻機(jī)也能生產(chǎn)。這也意味著目前最先進(jìn)的5納米、3納米芯片制程將不再是最頂尖的芯片技術(shù)，追求更小納米的芯片會(huì)完全失去意義。電子芯片的極限是0.1納米，也就是電子芯片制造設(shè)備光刻機(jī)的物理極限。

相較于電子芯片，光子芯片對(duì)結(jié)構(gòu)的要求較低，一般是百納米級(jí)，因此降低了對(duì)先進(jìn)工藝的依賴。這就意味著，我國(guó)目前14納米級(jí)的生產(chǎn)技術(shù)完全可以滿足光子芯片的生產(chǎn)需求。光子芯片預(yù)示著有更大的應(yīng)用空間。

在性能方面，光子芯片的計(jì)算速度較電子芯片快約1000倍?？焖賯鬏敶罅啃畔⒌哪芰φf(shuō)明，光學(xué)處理器非常適合處理驅(qū)動(dòng)人工智能模型的大量計(jì)算。例如，人工智能光子芯片是一種光子計(jì)算架構(gòu)與人工智能算法高度匹配的芯片設(shè)計(jì)，有潛力廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、安防監(jiān)控、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、醫(yī)療診斷、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)級(jí)服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵人工智能領(lǐng)域。

同時(shí)，光子芯片功耗比電子芯片更低。相同情況下，光子芯片的耗電量是電子芯片的1/100。2020年國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量為2045億度，占全社會(huì)用電量的2.7%，而當(dāng)年三峽電站的發(fā)電量為1118億度。也就是說(shuō)，一年數(shù)據(jù)儲(chǔ)存消耗的電量接近于兩個(gè)三峽電站的發(fā)電量。僅電費(fèi)就占據(jù)了整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行總成本的60%—70%。如果用光子芯片替代電子芯片，僅數(shù)據(jù)儲(chǔ)存一個(gè)單項(xiàng)，一年可節(jié)省用電2000億度！

綜合以上的優(yōu)勢(shì)，使得光子芯片被認(rèn)為是未來(lái)大容量數(shù)據(jù)傳輸、人工智能加速計(jì)算等領(lǐng)域最具前景的解決方案之一，也為國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)“換道超車”提供了很好的機(jī)遇。