2023-02-02 没有高端光刻机的我们怎么超车

当大家还沉浸在过年的劲头里没缓过来时，国际上针对中国的围追堵截，并没有因为新年而有丝毫放松。

就在前两天，挡不住美国长期以来的威逼利诱，

，共同进一步限制中国半导体发展了。

虽然目前还没有公布具体的限制措施和实施时间，但像荷兰的

、日本的

、

，这几个国际上为数不多拥有先进半导体制造工具生产能力的企业，都将扩大对中国的禁售范围。

而且从目前透laiRtVnR露出的消息来看，较大概率确定这次禁售范围应该是被扩大到了

（ 28-16nm 先进工艺 ）

这个制程的芯片主要是用在 Wi-Fi、蓝牙、中低端手机处理器里。

而且这类光刻机，之前国内公司已经猛买了一波，所以短期内

。

其实与日常生活息息相关的各种医疗设备、收银设备、办公设备里的主力军是 45-28nm 工艺的。

只要这部分产品我们不受限或者自己能造，那就不用太担心。

不过更多的具体影响，我们还是得等子弹再飞一会儿。

国内还没吵起来，国外像 ASML 公司 CEO 温彼得就已经坐不住了，他公开表示了自己的不满，还说

。

把 “ 懂事 ” 打在评论里！这不得借他吉言好好干一波？

所以问题来了，国内有什么办法可以续上或者直接涅槃的？

眼下最能续上的，应该算是 Chiplet 技术，不过比起工艺，它可能更像一个思路。

在 Chiplet 思路里，最重要的就是先进封装工艺，关于这部分咱们之前也聊过了，大家可以点击下方图片，看看咱们之前写过的文章。

它最初的概念原型，出自摩尔在 1965 年的那篇著名论文《 Cramming more components onto integrated circuits 》，就是在这篇论文里，摩尔提出了大名鼎鼎的摩尔定律。

也是在这篇论文里，摩尔还提了嘴 “ 用

构建

更为经济，这些功能是

和

的 ” 。

这不巧白熊资讯网了吗， Chiplet 恰恰是这么干的。

我们都知道，随着晶体管密度越来越大，芯片制造的难度也是越来越高。

所以， Chiplet 技术换了个思路。它把一个大的集成芯片，分成了不同的模块，把它们分开造好后，再像堆积木一样，把小芯片拼接起来，最终就能达到和大芯片一样的效果。

再加上先进封装工艺，一套组合拳下来，使用 10nm 工艺制造出来的芯片已经可以达到 7nm 芯片的集成度。

不用在制作工艺上钻牛角尖，却实现了接近先进制作工艺的水平

，这不就是弯道超车？

除此之外， Chiplet 技术还有更多好处。

要知道，芯片里的不同模块，对于制程的需求是不一样的。有些模块可能巴不得你上到 1nm ，但有些模块用 28 nm 也没问题。

但如果把这俩模块放一起造，只需要 28nm 的模块也得被迫用上 1nm 的制程，这不就是纯纯的浪费？

这就好比是组队吃火锅，吃辣的人只能迁就不吃辣的，点个清汤锅。

而 Chiplet 就像一口鸳鸯锅，能把大家的需求全都安排上。

不仅如此， Chiplet 技术还能让每个模块都用上更合适的材质。

举个例子，我们手机里有个射频芯片，主要管收发信号的，早期的时候因为数据传输又少又慢，用硅来当材料也就够了。

可随着 4G 、 5G 的大规模应用，飞涨的数据传输量和速度让硅力不从心，所以现在手机里这部分芯片都把硅换成了磷化铟、氮化镓之类。

原材料都不一样，那就没法做成 1 个集合芯片了，但拆分成两个独立芯片，随之而来的就是功耗、延迟、占用空间变大等问题。

而用了 Chiplet 技术，

，完全不成问题。

每部分都可以单独定制调整的优点，让 Chiplet 技术从产品迭代方面看起来也更有性价比。升级换代某个模块，总比全部推倒重来要便宜、方便很多吧。

但它也有自己的一些问题，比如你得先保证各方制作的芯粒之间，能够互联互通，不然你说你的我干我的，放一起就是个麻烦。

所以在去年 3 月， Chiplet 技术的高速互联标准—— UCIe

（ Universal Chiplet Interconnect Express ，通用芯粒互联技术 ）

UCle 产业联盟董事会

▼

而国内显然也嗅到了这一机会，就在去年 12 月中，由中国集成电路领域相关企业和专家，共同主导制定发布了《 小芯片接口总线技术要求 》团体标准。

虽说如此，但实际上，

，包括 AMD 、三星、苹果、台积电在内，都创建了自己的 Chiplet 生态系统。

不过呢，相较于芯片制造，国内芯片的封装市场情况明显好上不少，像通富微电、长电科技都在积极布局。

总的来说，在 Chiplet 方向上，我们是跟上了潮流，在未来，也能期待下这个技术发光发热，只是真指望用 Chiplet 技术进行所有的先进工艺替代，实在有点勉强。

真要突破国外卡你芯片脖子，还得自己能造。所以我们还可以选择换条赛道。

眼下，确实有种方案摆在面前，那就是光子芯片。

顾名思义，光子芯片传输信号的方式，就是用光。

说起来，用光做芯片和用电做芯片，两个概念的提出时间其实很接近，但是为啥现在全是电子芯片呢？

因为人们找到了 “ 晶体管 ” ，这个和 “ 电 ” 绝佳的配合搭档，晶体管能很方便地用一个或者多个电压信号产生另一个信号，这样成百上千就组成了千变万化的模拟、数字电路。

然而在光学领域，人们挠破头，也没有找到属于光的 “ 光晶体管 ” 。

就这样，光子芯片被尘封了几十年。

然而， AI 时代的到来，神经网络的发展，让光子芯片有了全新的生命。

2017 年，一篇叫《 Deep learning with coherent nanophotonic circuits 》的论文在顶级期刊《 Nature Photonics 》上发表，它论证并实现了光子器件可以直接计算矩阵乘法。

矩阵乘法，就是现在 AI 里最常用的运算之一。而且越复杂的算法，矩阵乘法的规模越大。

在常规的电子芯片中，要进行矩阵乘法运算会非常复杂，这也是为什么 AI 算法这么吃算力， CPU 和 GPU 怎么进化都不够用。

但光子芯片经白熊资讯网过一组光路模块www.czybx.com之后，天然就能够实现矩阵乘法，甚至只要增加光路，就能够实现更大的矩阵乘法。

所以，抛弃了 “ 光晶体管 ” 这个死胡同之后，

。

例如我国的曦智科技，在 2021 年推出的高性能光子计算处理器 PACE ，在一些特定领域已经能够秒杀市面上的同类电子芯片竞品，成为了全球首个实物示范出光子芯片优势的计算系统。

除此之外，还有个理论上的赛道，碳基芯片。

碳基芯片目前就是，

，工艺啥的统统不用变。

能这么硬换是因为石墨烯太优秀，石墨烯晶体管的运行速度比硅晶体管快上 5-10 倍，功耗却只有 1/10 ，还不受摩尔定律的约束。

这样一来，碳基芯片就能既要又要还要。

也正是因为这些优点，所以 90nm 工艺的碳基芯片性能可以赶上 28nm 的硅基芯片， 28nm 工艺可以等效 7nm ，到了这程度国产的设备已经完全够用了呀。

这么一来，脖子都没了，还卡个屁呀。

虽然碳基芯片目前还在实验室阶//www.czybx.com段，中外竞争主要体现在论文成果上。

但是，国际上的研究还真不多，相比之下，国内无论是论文发表数量，还是一定条件下的碳基晶圆生产，都

。

但碳基芯片大面积推广的问题也很多，最最主要问题是，碳纳米管的提纯太难，都不说石墨烯的制取难度，光是地球上碳的含量都远远不如硅。

而且，现在

，没办法进行大规模量产，只能在实验室里玩玩。

不仅如此，从硅换成碳，虽然可以直接复用之前的半导体工艺设备，但实际上还是有 10% 的工艺设备需要重新调试改进。

看着是不多，但就半导体工艺环节的体量， 10% 的工艺设备改进足够大家喝一壶的了。

不过据行业内部人士分析，未来 3-5 年内，难度相对较低的物联网碳基芯片能实现商用，但手机、电脑里的则还得等更久一些。

说了这么多，理性的看，面对海外逐渐勒紧的芯片卡脖子，在先进工艺老赛道里，除了喊句 “ 加油 ” 、说句 “ 相信 ” ，也没什么更多办法。

可跳出原来的思维定式，不执着于纠结在 7nm 、 5nm 制程这些数字上，反而多想想能不能用 28nm 、 14nm 技术实现 7nm 、 5nm 的性能，不也能赢？

所以像 Chiplet 弯道超车，像光子芯片和碳基芯片这样换道超车，谁敢说就一定不行呢？

回到现实情况来看，目前可以用来突破卡脖子的新技术里，还是以 Chiplet 最为现实，可它也是几个新技术里中外差距最大的，不过总比死磕光刻机啥的好弄吧，顶一顶，多争取点时间也挺好的。

后两种新技术光子芯片和碳基芯片，眼下都是属于梦想很美好，现实很艰难，未来不确定的状态。

万一我们在外部封锁日益严重的情况下，在这两者里有了关键突破，那就可以上 BGM 了： “ 那年我双手插兜，不知道什么叫对手。 ”

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