日前，中芯国际(SMIC)掌握7纳米芯片制造技术的消息让不少人感到惊叹，该消息一度成为技术和商业媒体的头条新闻。但探究其制程技术“大跃进”的真正价值更至关重要。
中芯国际如何在其新开发的7纳米节点上量产芯片？中芯在美国实施的出口禁令下挺进7纳米制程，为此投入多少？
在厘清这些问题之前，我们回顾一下中芯国际在7纳米制程节点上的崛起。7纳米制程在2018年发布时就被公认为是芯片制造的分水岭。相较于其前一代的14纳米节点，7纳米芯片由于在芯片上的每单位面积封装了更多的晶体管，显著地提高了性能，同时也更具经济效益。
而且，在无需使用极紫外光微影(EUV)设备的情况下也能建构7纳米节点，它可以采用广泛可取得的深紫外光(DUV)技术来制造7纳米芯片。事实上，台积电(TSMC)在其7纳米芯片生产的早期阶段正是使用了DUV设备。根据一些媒体与产业分析报导，中芯国际为了迎头赶上这一制程节点，有部份“借鉴”了台积电的N7制程技术。
然而，正如拆解分析公司TechInsights对中芯国际7纳米芯片的研究所揭露的，使用DUV技术对于芯片设计增加了许多复杂性。首先，使用DUV设备需要更多层光罩，导致必须为7纳米芯片进行三重或四重曝光图案化(patterning)。另一方面，EUV设备只需曝光一次芯片，即可将芯片图案放置在晶圆表面上，这使得EUV技术成为7纳米及更小节点的重要支柱。
在此情况下，中国半导体产业专家Douglas Fuller对英国《金融时报》(Financial Times)表示，中芯国际的7纳米制程进展被过度夸大了，事实上，这家中国最主要的晶圆厂只是利用更多重曝光来弥补EUV工具的不足。他还对中芯国际7纳米芯片制程的制造良率提出质疑。
根据一些业界观察家的看法，中芯国际7纳米的每片晶圆良率约在15%左右，但这使得在此制程节点制造的芯片非常昂贵，大约比台积电7纳米节点制造的芯片市场价格更高10倍。同时，值得注意的是，以中芯国际7纳米节点制造的加密挖矿芯片采用高度平行设计，这表示其复杂度较低。
归根究底，中芯国际在7纳米制程的技术突破，更像是一个准7纳米(quasi-7nm)芯片制造制程，可能成为后续发展真正7纳米制程节点的垫脚石。如今，在这方面还缺少的一环是ASML的EUV技术，但该技术目前在中国的半导体晶圆厂中仍然被禁止使用。
值得注意的是，在对EUV技术实施出口禁令后，有报导指称美国已与荷兰ASML和日本尼康株式会社(Nikon)接洽，同样要求停止向中国提供DUV设备。但这并不重要，毕竟中国的晶圆厂现在肯定已经购买足够数量的DUV机器了。基于DUV的微影技术自1980年代就已经存在。
中芯国际显然一直在力争上游，追寻更小、更先进的芯片制造节点。尽管自2021年拥有28纳米制程技术以来已经走了很长一段路，但其未来的发展蓝图还充满着巨大的技术障碍。反思在其对良率、制造成本以及更重要的EUV技术禁运等顾虑，出货7纳米芯片只是朝此发展蓝图跨出重要的第一步。
(参考原文：The truth about SMIC’s 7-nm chip fabrication ordeal，编译：Susan Hong )
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