芯片制造和芯片技术研发同时突破，中国芯片开创新道路

Posted 2022-04-20 柏颖漫谈

近期中芯国际高层表示N+1工艺即将量产，业界预期该工艺相当于台积电的7nm工艺；另外中科院表示它研发的risc-V架构的香山核心以28nm工艺生产的芯片性能已达到较为先进水平，预计下一代香山核心的性能将赶上ARM当前领先水平，这预示着国产芯片的发展进入新阶段。

一、芯片制造工艺多条道路推进

芯片制造工艺可谓国产芯片的瓶颈，当前国产最先进的芯片制造工艺为14nm，这相当于台积电在2015年量产的16nmFinFET工艺，芯片制造工艺的落后已成为国产芯片前进的主要障碍。

不过中国制造对芯片需求多种多样，除手机芯片、CPU等少数芯片需要先进芯片制造工艺之外，其实大多数芯片只要14nm及更成熟的工艺就足以满足需求，据悉国内芯片有八成都是采用成熟工艺生产，其中比亚迪的IGBT芯片更是采用90nm工艺生产，但是在性能方面同样居于汽车芯片行业领先水平，原因是成熟工艺生产的芯片更可靠。

中芯国际能推进至7nm工艺将能满足国内九成以上的芯片需求，并且中芯国际量产7nm工艺的话也将推动它成为全球第三家拥有先进工艺制程的芯片制造企业，原因是位居它之前的联电和格芯都已停止研发7nm及更先进工艺，可以说中芯国际凭借7nm工艺已居于行业领先水平。

全球芯片行业如今对先进芯片制造工艺也出现了分歧，原因是更先进的工艺成本太高，太多芯片企业承受不起；另外就是3nm及更先进的工艺开发难度太高，台积电的3nm工艺研发延迟量产就是明证。为此包括台积电在内的众多芯片企业已成立了Chiplet联盟，希望以封装技术的变革，提升性能降低成本，台积电和苹果都已实现了相关的技术，华为海思也申请了芯片堆叠技术，这意味着中芯国际量产7nm工艺后辅以芯片堆叠技术可以接近5nm的性能，满足绝大多数芯片需求。

二、芯片设计方面的突破

在芯片制造方面突破瓶颈之后，国产芯片也在芯片架构方面推进，此前国产芯片主要基于ARM架构研发，不过自从华为的遭遇之后，国产芯片已开始在多种架构方面推进，在X86、ARM、alpha等架构方面都有参与。

除了上述架构之外，目前它们还在大力投入研发的芯片架构就是Risc-V，Risc-V架构为全新架构，目前尚未有欧美企业取得专利优势，中国芯片行业及早介入，可以获得Risc-V架构更多专利，甚至获得主导权。

中科院、华为、阿里巴巴等国内众多芯片企业都已加入Risc-V阵营。其中阿里巴巴在Risc-V架构商用方面进展最快，阿里平头哥开发的玄铁系列已出货数十亿颗，广泛应用于AIOT行业，证明了Risc-V确实可以成熟工艺开发出性能足够、功耗比ARM架构更低等优点。

如今中科院开发的香山芯片可以28nm工艺生产出性能接近10nm工艺的高通骁龙835，更是证明了Risc-V架构具备以成熟工艺生产出性能领先的芯片，中科院预期下一款芯片以14nm工艺生产将可以达到当下的4nm芯片骁龙8G1的水平。

如此以国内芯片设计技术水平，加上中芯国际的7nm工艺，再辅以芯片堆叠技术，国产芯片在性能方面赶超安卓芯片领先者高通和联发科已不再话下，甚至赶超苹果都有可能，而安卓芯片当下已基本失去了赶超苹果的实力，这更将是国产芯片的重大突破。

可以说国产芯片诸多行业的共同合作，不仅可望在手机芯片行业赶上全球领先水平，更有可能如苹果那样杀入PC处理器市场，苹果的M1处理器不仅性能跟上了Intel的PC处理器而功耗却只有后者的一半，让业界对RISC架构充满了热情，国产芯片研发Risc-V架构芯片也可以复制苹果的成功，颠覆手机芯片和PC处理器市场。