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《中国打破下一代芯片“黄金半导体”生产壁垒》

  • 来源专题：光电信息技术
  • 编译者： 王靖娴
  • 发布时间：2025-07-29

  • 【内容概述】据电子产品世界7月28日报道，由北京大学和中国人民大学团队领导的研究于 2024 年 5 月 10 日发表在著名期刊《科学》上，设计了一种新方法来克服阻碍硒化铟广泛使用的关键瓶颈。与硅相比，这种半导体具有固有的优势，包括未来电子设备的潜在更高性能和更低能耗。研究人员成功生产出直径为 5 厘米（2 英寸）的均匀硒化铟晶圆，这是迈向工业规模制造的重要一步。更重要的是，他们通过直接在这些晶圆上构建大规模的高性能晶体管阵列，证明了这种材料的实际可行性。

         这一突破的影响远远超出了实验室的范围。随着硅芯片在不产生过多功耗和发热的情况下保持性能提升面临越来越大的困难，硒化铟等替代品变得至关重要。其独特的结构和电子特性可以实现：更快的计算：电子迁移率明显高于硅的潜力。更低的功耗：更高效的运营，对于移动设备和大型数据中心至关重要。高级应用：对新型计算架构和专用传感器的潜在适用性。

  • 原文来源：https://www.eepw.com.cn/article/202507/472597.htm
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    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2023-12-18
    • 数十年来，芯片制造商一直在努力制造越来越紧凑的产品——芯片上的晶体管越小，能耗就越低，速度就越高。 全球领先的半导体公司正在竞相推出所谓的“2纳米”处理器芯片，这将为下一代智能手机、数据中心和人工智能提供动力。 台积电（TSMC）仍然是分析师们认为能够保持其全球行业领先地位的公司，但三星电子和英特尔已经确定了这一行业的下一个飞跃，看作是缩小差距的机会。 数十年来，芯片制造商一直在努力制造越来越紧凑的产品。芯片上的晶体管越小，能耗就越低，速度就越高。今天，“2纳米”和“3纳米”等术语广泛用作每一代新芯片的简称，而不是半导体的实际物理尺寸。 在下一代先进半导体领域取得技术领先地位的任何公司都将有望主导去年全球芯片销售超过5000亿美元的行业。由于对支持生成式人工智能服务的数据中心芯片需求激增，这一行业预计将进一步增长。 据两名直接了解讨论的情况的人士透露，全球处理器市场主导地位的台积电已经向一些最大的客户，包括苹果和英伟达，展示了其“N2”（或2纳米）的工艺测试结果。 但两名接近三星的人士表示，这家韩国芯片制造商正在以低价推出其最新的2纳米原型版本，试图吸引包括英伟达在内的知名客户。 美国对冲基金Dalton Investments的分析师James Lim表示：“三星认为2纳米将改变游戏规则，但人们仍然怀疑它是否能够比台积电更好地执行这一迁移。” 前市场领导者英特尔也对于在明年底生产其下一代芯片提出了大胆的声明。这可能使其重新超越亚洲竞争对手，尽管人们对这家美国公司产品性能仍然存在疑虑。 台积电表示，N2芯片的量产将于2025年开始，通常先推出移动版本，苹果是其主要客户。随后推出的是PC版本，然后是专为更高功率负载设计的高性能计算芯片。 台积电的新一代3纳米芯片技术首次在今年9月推出的苹果iPhone 15 Pro和Pro Max等最新旗舰智能手机上得到了应用。 随着芯片变得越来越小，从一代工艺技术迈向下一代的挑战加剧，这可能导致台积电的霸主地位出现问题。 台积电告诉《金融时报》称，其N2技术开发“进展顺利，计划在2025年投产，到时将是行业内在密度和能效方面最先进的半导体技术”。 但Isaiah Research副总裁Lucy Chen指出，进入下一个节点的成本正在上升，而性能的改善已经停滞。“（迁移到下一代）对客户来说不再那么有吸引力了，”Chen说。 专家强调，量产仍然需要两年时间，而问题是芯片生产过程的自然部分。 根据咨询公司TrendForce的数据，目前在全球先进晶圆市场中，三星占有25%，而台积电占有66%，知情人士认为三星看到了缩小差距的机会。 该韩国企业去年首次开始量产其3纳米芯片，称为“SF3”，并首次切换到一种名为“全围栅”（GAA）的新晶体管架构。 根据两名知情人士透露，美国芯片设计公司高通计划在其下一代高端智能手机处理器中使用三星的“SF2”芯片。这将是高通将其大多数旗舰移动芯片从三星的4纳米工艺转移到台积电的相应工艺之后的一次逆转。 三星表示：“我们已经为在2025年之前开始SF2的量产做好了准备。”“由于我们是第一个跨足并过渡到GAA架构的公司，我们希望从SF3到SF2的进展将相对无缝。” 分析师们警告说，虽然三星是第一家将其3纳米芯片投放市场的公司，但其“良率”——生产的芯片中被认为可发运给客户的比例——存在问题。 这家韩国公司坚称，其3纳米良率已经提高。但根据两名接近三星的人士透露，其最简单的3纳米芯片的良率仅为60%，远低于客户的期望，而在生产类似于苹果的A17 Pro或英伟达的图形处理单元等更复杂的芯片时可能进一步下降。 研究公司SemiAnalysis的首席分析师Dylan Patel表示：“三星试图实现这些飞跃，但他们可以宣称他们想要的一切，但他们仍然没有发布一款真正的3纳米芯片。” 首尔相明大学系统半导体工程教授李钟桓还补充说，三星还面临着其智能手机和芯片设计部门与其晶圆生产部门产生竞争关系的问题，这两者是其晶圆生产部门的逻辑芯片的潜在客户。“三星的组织结构让许多潜在客户对可能发生技术或设计泄漏感到担忧，”李说。 与此同时，曾经的市场领导者英特尔正在推动其下一代“18A”节点在技术会议上宣传，并向芯片设计公司提供免费的测试生产。该美国公司表示，计划于2024年底开始18A的生产，有望成为首家迁移到下一代的芯片制造商。 但台积电首席执行官魏哲家看起来并不担心。他在10月份表示，根据台积电内部评估，其最新的3纳米变种已经上市，与英特尔的18A在功耗、性能和密度方面相当。 三星和英特尔还希望从寻求减少对台积电依赖的潜在客户中获益，无论是出于商业原因还是出于对台湾可能存在的中国威胁的担忧。今年7月，美国芯片制造商AMD首席执行官表示，除了台积电提供的之外，该公司还将“考虑其他制造能力”，以追求更大的“灵活性”。 RHCC咨询公司首席执行官Leslie Wu表示，需要2纳米级技术的主要客户正寻求将其芯片生产分散到多个晶圆厂。他说：“单纯依赖台积电太冒险了。” 但伯恩斯坦亚洲半导体分析师Mark Li对“这种（地缘政治）因素与效率和进度等因素相比有多大意义”提出了质疑。他认为在成本、效率和信任方面，台积电仍然更为优越。
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