專欄作家, 烏凌翔

中國量産7奈米 標記美中邁向「冷戰 2.0」

3 10 月 , 2023  

資深媒體人  烏凌翔

雖然外界大多都猜測華為公司新手機 Mate60中的主要晶片是中芯國際(SMIC)所製造,但只要華為不公開謎底,我們也只能模糊的說成是「中國」造出了高端晶片。

是不是7奈米的晶片呢?有些爭論,可以科普一下,就知道不必太糾結於「7奈米」這個數字-它其實只是一個「標籤」,簡單說明如下(若要深入了解,可以參考此文:鰭式場效電晶體是什麼?為什麼是台積電與三星決戰關鍵?):

1965年,英特爾的創始人之一摩爾(Gordon Moore)當時還在快捷半導體(Fairchild Semiconductor)擔任工程師,他敏銳的觀察到矽谷發軔沒幾年的晶片産業,很可能會以「每一年半到兩年,同樣面積晶片上的電晶體數量就會增加一倍」之速度,飛快發展。摩爾把這項帶有預測性質的觀察,寫成一篇文章,發表在《電子》(Electronics)上。而後來的發展,真如他所料,而且週期確定約為18個月。

這項觀察,後來被稱為「摩爾定律」其實不正確,它更像是矗立在矽谷當時許多激烈競爭半導體公司前的一個信仰聖杯,優秀的工程師們孜孜不倦,以求忠實的保持這道驚人的指數成長軌跡。

解釋晶片的工程細節,有些繁瑣,於是衍生出以越來越縮小的電晶體上某一部位-「柵極」(gate)-的尺寸數字,來定義「技術節點」,譬如0.13微米 = 130奈米、再往下到90奈米、65奈米、45奈米、22奈米、14奈米,象徵「摩爾定律」的推進。進入10奈米之前,台灣的聯電與美國的格羅方德等公司都因為開發成本太高而紛紛止歩,所以現在多以此為先進製程與成熟製程的分界。

當電晶體越做越小後,結構必須改變,柵極的形狀也跟著變了,技術節點沒法直接用柵極尺寸來定義;而且摩爾定律隱含的是意義是成本的成比例降低,但是到了 28奈米之後,晶片製造成本已不再明顯降低了。種種因素之下,韓國三星率先改以晶片「效能」來定義技術節點,只要效能提高大約一倍,就定義為下一個世代的技術節點,但仍以奈米數來稱呼它。

這顯然有行銷的效果,台積電後來也跟進。堅守電晶體密度傳統的英特爾就不服氣了,宣稱東亞同業不講武德,並強調自家的10奈米晶片,其實相當於同業的7奈米晶片,也不是沒有道理。至此,大家說幾奈米、幾奈米已無法完全反應製程技術到底有多先進了。

這就是華為 Mate60手機中的麒麟9000s究竟是不是7奈米有許多爭論的原因,用電子顯微鏡觀察也沒法說個準,只能說具有與台積電與三星7奈米晶片類似的效能。

不論誰製造的,另一個爭論的重點是究竟「良率」如何?顯然,良率高則成本低。在買不到荷蘭全球獨家生産、最先進的「極紫外光曝光機」(EUV)的前提下,只能使用原設計來生産成熟製程晶片的「深紫外光曝光機」(DUV),以較繁複的多重曝光技巧來生産先進製程晶片,良率必然較差,成本也比使用EUV的台積電要高。言之成理,但仍有討論空間。

前一論述的可爭論關鍵在於用多少時間來計算成本?以及是否假設良率不變?如果看季報、半年報、甚至年報,可能獲利都有限,但如果能撐過學習曲線的前段平緩期-也許要幾年,良率仍有可能提高,成本即隨之降低。

又,中共政府在被美國掐脖子的壓力下,必然要直接補貼或以其它方式來支援中國的半導體産業發展,再加上中國市場很大,即使先造出的是品質較次的産品,獲利不高甚至賠錢,仍有可能熬過投入大於收獲的艱困期,最終迎來國貨供給全國各産業的階段。換言之,時間拉長、市場加大,此時再計算,成本也許沒那麼高。

結論是:華為在處處受困的前提下,能推出5G新手機,當然是一種突破,只不過半導體只是美中科技戰的主戰場之一,不是美中科技戰的全部,依據一場突圍成功的戰役,就大聲嚷嚷美國發動的科技戰已敗、甚至敗象已露,除了對民族主義情緒過度壓抑發揮一點療癒之效,沒什麼意義。

同樣的,部份美國國會議員對華為 Mate60 問世氣急敗壞的叫囂,也只是一種羞辱感的反彈,拜登政府必然要祭出針對華為更嚴密的制裁,不單為了安撫這些議員,也要預防羞辱感萬一真轉成對國家安全的威脅;那才是美國真正關切的焦點。

Mate60的問世,不只標記美中科技戰的進程,也標記著美、中「冷戰2.0」的推進-跟美蘇冷戰越來越像了。

圖片取自中時電子報

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