日经中文网
NIKKEI——日本经济新闻中文版

  • 20xx 水曜日

  • 0708

  • 搜索
Home > 产业聚焦 > IT/家电 > 日美向2纳米半导体迈出一步

日美向2纳米半导体迈出一步

2023/06/13

PRINT

半导体

       半导体是在芯片上集成相当于电信号“开关”的晶体管,以低价格提供较高的运算能力。英特尔1971年为计算器开发的芯片配备了2300个晶体管。而现在,苹果“iPhone14”搭载的芯片的晶体管数量达到160亿。

 

       推动晶体管集成的是微细化。1971年处于微米(微米为100万分之1米)级的微细化技术在半个世纪的时间里发展到纳米级。与此同时,技术革新面临的壁垒也越来越高。

  

尖端半导体需要先进的生产线(照片由ASML提供)

 

       以EUV光刻设备为代表,尖端半导体需要建设先进的生产线。

 

       随着微细化竞争的激化,业内企业也迅速被淘汰。法国调查公司Yole的统计显示,截至2002~2003年,涉足当时最先进的电路线宽130纳米的半导体的企业共有26家,其中包括10家日企。而到2010~2012年,涉足28~32纳米的企业总数减少至10家,日本企业实质上已经掉队。

 

 

       2020~2022年涉足5~7纳米的企业只有台积电、三星电子和英特尔这3家。成功量产3纳米半导体的则只有台积电和三星。落后的英特尔提出了“到2025年重新夺回领导地位”(英特尔CEO帕特·基辛格)的目标,正在迅速涉足尖端半导体的制造。

 

       1纳米的研发也已开始

 

       持续进行尖端开发的技术障碍主要集中在两个方面。

 

       首先是半导体元件的知识。即使提高晶体管的集成度,如果功耗增加或处理速度降低,也不能说提高了作为“运算装置”的性能。要解决这些问题,必须要更新形成晶体管的材料,还要有全环绕栅极这样的新结构。

 

       当前,采用全环绕栅极的量产半导体的制造取得进展,着眼于1纳米的新型晶体管结构的开发已经启动。目前正在讨论的“CFET”采用更为复杂的结构,在上下方向堆叠晶体管。如果不愿意在研发方面投入资源,就无法跟上新一代技术的发展。

 

       此外,制造流程的技术也变得更加重要。即使掌握可发挥高性能的晶体管结构和微细化技术,如果无法高效地生产没有缺陷的产品,就无法提高收益。能在多大程度上提高生产线的成品率将决定胜负。

 

       除了承担电路形成核心作用的光刻设备之外,与制造相关的各种技术和经验的磨合也是关键。IBM的达里奥·吉尔指出,“这正是与实验室的不同之处,世界上能够做到的企业寥寥无几”。

 

       台积电在这种量产技术上具备优势。该公司为苹果等大客户提供高科技产品,获得了丰厚的收益。虽然三星电子在技术方面与台积电展开竞争,包括在3纳米半导体上率先将全环绕栅极结构引入量产制程中,但苦于无法提高成品率。

 

       开发设备和制程的技术、确立量产工序所需的经营资源正在不断膨胀。从处于领先地位的台积电来看,研发费用2022年达到54.72亿美元,在10年间增至约4倍,投资现金流达到399亿美元,超过4倍。

 

       在半导体产业,也有很多企业凭借成熟的技术确保高利润。涉足以45~130纳米为主的半导体的美国德州仪器公司2022财年(截至202212月)的净利润率高达43.7%,接近台积电(44.9%)。此外,日本的瑞萨电子也以MCU(微控制器)和模拟半导体为主业,实现了V型复苏。

 

       在推动人工智能(AI)等技术不断发展方面,日本也需要建立制造最先进半导体的基础,这是日本产业界、政府和学界的共同想法。不过,投资竞争激烈,除了官方之外,还需要从民间筹集资金。熟练掌握尖端技术,打造生产率高的生产线,构建盈利能力高的经营模式——对Rapidus来说,这一切都是挑战。

 

       日本经济新闻(中文版:日经中文网)大越优树、江口良辅

 

版权声明:日本经济新闻社版权所有,未经授权不得转载或部分复制,违者必究。

报道评论

非常具有可参考性
 
21
具有一般参考性
 
1
不具有参考价值
 
5
投票总数: 394

二维码

日经中文网
公众平台上线!
请扫描二维码,马上关注!

HotNews

・日本经济新闻社选取亚洲有力企业为对象,编制并发布了日经Asia300指数和日经Asia300i指数(Nikkei Asia300 Investable Index)。在2023年12月29日之后将停止编制并发布日经Asia300指数。日经中文网至今刊登日经Asia300指数,自2023年12月12日起改为刊登日经Asia300i指数。