各位老铁，说实话，中芯国际5nm最新进展 这个话题看似冷门，但用到的时候真的特别关键。我自己亲身经历过，也深有体会，今天就结合实际感受，把 中芯国际5nm最新进展 和 5nm芯片集体翻车 讲透彻，让大家一看就懂。
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5nm芯片集体翻车***出现了哪些问题
5nm是EUV（极紫外线）光刻机能实现的目前最先进芯片制程工艺，也是智能手机厂商争抢的宣传卖点，进入2020年下半年后，苹果A14、麒麟9000、骁龙888等5nm工艺芯片相继粉墨登场。
然而，公开的信息显示，无论A14、麒麟9000，还是骁龙888，均被曝出芯片的实际功耗发热与厂商宣传的美好相差甚远，一时间，“5nm芯片集体翻车”的话题成为网络热点。
一、骁龙888功耗等于低压酷睿？
根据AI财经社的报道，5nm芯片最让人诟病的，是性能虽然有所提升，但功耗却比7nm的明显增加，这其中表现最差的就是骁龙888，被调侃为“火龙888”。
数码评测媒体极客湾对骁龙888、骁龙865、骁龙855测试的功耗数据表明，单核功耗上，骁龙865最低，为2.3瓦，其次是骁龙855的2.4瓦，骁龙888最高，达3.3瓦，相比骁龙865高了1瓦，高出幅度达43.5%。多核功耗方面，最低的依然是骁龙865，为5.9瓦，其次是骁龙855的6.1瓦，骁龙888依然落在最后，功耗高达7.8瓦，是骁龙865的1.32倍。具体见下图。
骁龙888多核功耗高达7.8瓦是个什么概念？英特尔第11代低压酷睿i7处理器的功耗在7——15瓦，可用于超轻轻薄笔记本电脑（在无风扇散热时，功耗锁定为7瓦）。也就是说，骁龙888的多核功耗已经相当于一颗第11代低压酷睿i7处理器，但需要明确的是，低压酷睿i7处理器采用的是10nm工艺制程，落后台积电、三星的5nm不少。
英特尔处理器采用复杂指令集，理论上相比采用精简指令集的骁龙888更为耗电，但骁龙888在占据工艺先进至少一代的优势下，功耗竟然相当于英特尔低压酷睿。不知道英特尔看到这里会是什么心情。
骁龙888功耗猛增，最直观的体验就是，手机如果运行较大型的游戏，发热就比较明显。极客湾的数据表明，在某款游戏的测试中，玩了20分钟后，小米11背面温度达到了48℃，而搭载骁龙865的小米10在相同的测试环境下，温控表现更好只有41℃。
爱范儿对搭载A14芯片的iPhone12运行《原神》游戏测试表明，20分钟后，手机背面最高温度达到47℃，接近小米11。
5nm的芯片在制程工艺上更先进，为何功耗表现却落后于7nm的芯片？答案是和芯片内部的晶体管漏电有直接关系。
二、为何晶体管漏电是元凶？
A14、骁龙和麒麟等手机SoC芯片属于数字集成电路，而随着制造工艺的不断进步，集成电路的功耗越来越复杂，但总体可分为电路逻辑状态转换产生的动态功耗，以及CMOS晶体管各种泄露电流产生的静态功耗（又称漏电流功耗）。
在芯片进入深亚微米工艺时代之前，动态功耗一直是芯片设计关注的焦点，但在进入深亚微米工艺时代之后，动态功耗在总功耗中的比例越来越小，静态功耗的比例则越来越大。
当芯片制造工艺进入纳米时代后，漏电流功耗对整个功耗的影响已经变得非常显著。有研究表明，在90nm工艺的电路中，静态功耗可以占到总功耗的40%以上。
究其原因，是因为集成电路每一代制造工艺的进步，都是以缩短CMOS晶体管的沟道长度为目标，7nm工艺指的就是指沟道长度。沟道长度不断缩短，使得电源电压、阈值电压、栅极氧化层厚度等工艺参数也在不断地按比例缩小，直接导致短沟道效应（SCE）、栅极隧穿电流、结反偏隧穿电流等漏电流机制越来越显著，表现为芯片漏电流功耗不断上升。
有研究表明，当晶体管的沟道长度从130nm缩短到90nm时，即缩小30.77%，漏电流功耗上升大约39.25%，但缩短到45nm，即缩小65.4%时，漏电流功耗上升大约273.28%（具体见下图）。
也就是说，漏电流功耗和缩小的沟道长度之间不是简单的比例关系，即使沟道长度缩短一点，漏电流功耗也会有一个数量级的增长，而且随着沟道长度越来越短，漏电流功耗增长越来越快。
如果复盘芯片制造历史，会发现漏电流功耗曾长期困扰英特尔、三星和台积电等制造大厂。
三、台积电为何被称台漏电？
长期以来，芯片制造大厂一直在和漏电流功耗作斗争，每有进展，都是值得大书特书的新闻，比如英特尔。
相反，台积电2010年刚推出28nm工艺制程时，由于技术不成熟，漏电流功耗高，导致芯片的功耗大到难以接受，被市场调侃为“台漏电。”有长达6年时间，都摘不掉这顶帽子。
在当时，如何压制漏电流功耗几乎可以决定芯片工艺制程赛道上选手的身位。彼时，英特尔还是制造技术大拿，率先通过Gate-last技术压制了漏电流功耗，台积电则走了一些弯路，沿用IBM的Gate-first技术，但效果不佳，在28nm上栽了跟斗，后在蒋尚义的主导下，改走英特尔Gate-last技术路线，才算解决漏电流功耗过高难题。
2011年第4季度，历经波折后，台积电终于量产成熟可靠的28nm制程。三星本来在32纳米制程也采用Gate-first技术，但后来在28纳米制程时，快速切换到Gate-Last路线，之后的14纳米也基于Gate-Last。
梁孟松
据说，三星是通过台积电“叛将”梁孟松解决漏电流功耗问题，成功缩短与台积电的工艺差距。结果引发台积电起诉梁孟松，迫使后者离开三星半导体，辗转到中芯国际。
由此可见，压制晶体管漏电流功耗有多重要。
四、为何老迈的技术不退休？
台积电、三星和英特尔之所以能压制漏电流功耗问题，主要原因是采用了创新的鳍式场效应晶体管（简称FinFET，见附图），以替代传统的平面式晶体管。但由加州大学伯克利分校胡正明教授发明的鳍式场效应晶体管（FinFET），通过局部技术改良，从28nm工艺制程一直沿用至今，可谓发挥到了极限。随着制程工艺进入EUV时代，漏电流功耗重新成为挑战。
在7nm时，老迈的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术就应该谢幕了，由环绕栅极晶体管（GAAFET）接替。但由于技术风险和成本压力，大厂们在5nm时代仍不得不使用老迈的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术，结果就是如前文所述，5nm的芯片漏电流功耗飙涨，在功耗上集体翻车，几乎消耗掉制程工艺进步的红利。也可以看出，芯片制造技术每往前跨一步，其实都极为不易。
两大本土晶圆厂宣布14nm,国内代工跨进新阶段
日前，国内最大的晶圆代工厂中芯国际官网转载了《浦东时报》的一篇文章，在文章的开头写到：“位于浦东张江哈雷路上的中芯南方集成电路制造有限公司（中芯南方厂）内，一颗颗芯片正“新鲜出炉”，“新”在于芯片生产线是国内首条14纳米生产线。该工厂也是目前中国大陆芯片制造领域的最强者中芯国际最先进的生产基地。”
文章进一步指出：“在去年三季度，该工厂第一代14纳米FinFET工艺已成功量产。按规划达产后，中芯南方厂将建成两条月产能均为3.5万片的集成电路先进生产线。12纳米技术也已开始客户导入，下一代技术的研发也稳步开展。新生产线将助力未来5G、物联网、车用电子等新兴应用的发展。”
无独有偶，国内另一家在晶圆代工方面有深入研究的华虹集团也在近日举办的供应商大会上披露，公司在14nm上取得了重大进展，而更先进技术节点的先导工艺研发也正在加快部署。
这两家国内领先晶圆厂的宣布，标志着我国晶圆代工产业又迈进了一个新阶段。
筚路蓝缕：二十五年追逐的结果
如果从909工程立项开始算起，目前中国大陆的两大晶圆厂已经对业界领先的厂商有了二十五年的追逐。而翻看1996年的台积电，他们当时1um以下工艺的营收占比已经达到了9.3%，而到中芯国际成立的2000年，台积电营收已经做到了1662亿新台币，净利润也做到了651亿新台币，同比增长也分别高达127.3%和165.1%。
台积电在1996年到2000年的营收排行
从以上的数据可以看到，即使国家投入了大量的人力物力，甚至从台湾和国外招揽了不少专家，但中国芯片制造产业与当时的世界领先水平有着不小的差距。但后来的华虹集团（先进工艺主要是由旗下的华力微电子推动）和中芯国际却都在这个追逐中快速成长，和领头羊的差距也从曾经的遥遥无期，到现在可以看到领头羊的尾灯。而这都是国内芯片制造人才多年钻研的结果。
以中芯国际为例，从2010年4月成立，当年八月开始动工，到次年九月，中芯国际已经在上海建了三座八英寸晶圆厂，这在当时创造了全球最快的建厂记录。而在2002年九月，中芯国际北京两座12英寸工厂动工；2003年，中芯国际又收购了摩托罗拉在天津设立的八英寸芯片厂。
虽然在建厂方面，中芯国际走得比较快，但在工艺方面，则相对慢半拍，这有一部分原因与当时一些众所周知的原因有关。
相关资料显示，在中芯国际的第一个工厂还在建设的时候，该公司创始人张汝京就希望从美国进口0.18微米工艺的生产设备。即使这不是美国最先进的工艺（当时0.13微米的工艺已经量产），但张汝京还是大费周章，才能把这些工艺引进来。这种情况一直延续到0.13微米、90纳米和65纳米的工艺上。因为过去一直遵守承诺，中芯国际到45纳米的时候赢得了合作伙伴和美国政府的认可。
但到了28nm之后，中芯国际又在这里被“困”了。
据了解，中芯国际提供了包含传统的多晶硅（PolySiON）和后闸极（Gate last）的高介电常数金属闸极（HKMG）与High-KC制程。按照他们的说法，这是他们在 2013年第四季度推出的技术。但其实在很长一段时间以内，中芯国际在28nm只是提供多晶硅的制程。虽然公司表示在2017年2季度就开始推出28nm HKMG制程，但从官网在2018年1月的报道我们可以看到，直到当时，中芯国际的28nm HKMG良率只做到40%，这离能被大家接受的大规模量产还有一段距离。
而反观台积电，因为一贯以来有着“在制程上做到绝对领先”的理念，他们在2011年就开始了28nm工艺投产，并在接下来的几年实现了迅速爬坡。财报显示，在中芯国际推出28nm HKMG的那一季度，台积电28nm已经贡献了公司27%的营收。值得注意的是，台积电的10nm在这个季度已经为公司带来了1%的营收，到了次季度，这个比例上升到10%，到2018年Q1更是飙升到19%。
台积电2017年Q2的营收分布
至于14nm，中芯国际联席CEO梁孟松曾在2019年Q2的财报会议上表示，“中芯国际第一代FinFET 14nm工艺已经进入客户验证阶段，产品可靠度与良率进一步提升”。
再看华力微电子，从该公司研发副总裁邵华先生在2019年的SEMICON China上的介绍得知，他们自2010年1月建厂以来，到2019年已经投入了80亿美元进行研发，公司也有张江和康桥两个厂。特别是康桥厂二期，更是承担了华力微28nm到14nm等先进工艺的生产任务。按照邵华当时的说法，华力微已经可以提供28nmLP工艺，而到2019年年底则会量产HKC/HKC+，同时也在开发22nm ULP和14nm FinFET等。
而华虹供应商大会上的消息也显示，他们28nm工艺也都全线量产（包括28nm LP、28nm HK和28nm HKC+）、22nm研发快速推进，14nm则如开头所说，获得了重大进展。
打下了基础，能让他们更踏实地继续往前迈进。
内忧外患：进一步提高的必要性
诚然，无论是中芯国际还是华力微电子，他们未来在工艺上每前进一步都是很艰难的。因为随着制程的微缩，带来的技术难度是指数级增长的，同时要投入的成本也是巨大的。但综合考虑内部和外部的情况，发展先进共有又是必然的。
首先看一下外部情况，在过去的2019年，美国政府针对包括华为在内的多家中国企业所做的种种行为，已经打破了技术无国界这个说法。包括日经在线在内的多家外媒也都曾传言美国将会推动阻碍国际领先晶圆厂给华为等中国厂商服务。虽然这种说法遭到了当事方的否认，但无可否认，这也许会成为美国政客手中的一枚“棋子”。
还有一点就是，现在多家国际知名媒体也言之凿凿地说，美国政府将限制相关厂商给国内晶圆厂供货，这就倒逼国内设备行业的发展。但在国外厂商遥遥领先的前提下，一些新的设备如果想找大陆以外如台积电这样的先进晶圆厂配合，这是一个极高难度的事情。但为了让设备往前走，如果要有先进工艺一起配合推进，也许能获得更好的效果。这个能最终执行好，就必然能达到双赢。
来到内部，一方面，正如最近的新闻所说，以华为为代表的一些国内厂商因为忌惮美国的“禁令”，已经开始陆续向以中芯国际和华虹等国内厂商寻求帮助。以华为为例，除了相对较落后的工艺外，他们对14nm、7nm和5nm等先进工艺有更多的需求。再加上大数据、AI和5G等应用的兴起，要求更多更高性能的芯片，国内也有很多厂商正在朝着这个目标前进。对他们来说，如果国内有信得过的制造工艺合作伙伴，他们必然会将其列为合作首选。但这也同样需要时间。
第三，三星和台积电这些领先厂商已经又往前走了一大步，国内厂商要想获得与他们同台竞技的机会，就更需要加快步伐。
最新消息显示，台积电的5nm工艺已经达到了50%的良率，公司也计划在Q2推动这个工艺的量产。三星方面则在GAAFET上取得了突破，并计划在未来十年投入上千亿美元去与台积电争夺晶圆代工龙头的位置。这些领导厂商在先进工艺制程、EUV光刻机、未来先进材料方面也有研究，也是他们的核心竞争力所在，也值得国内厂商所学习的。
但对于这两家本土厂商来说，未来在工艺发展路线上，是每个节点都去研发，或者根据需要跳过某些节点，而跃进到某个新阶段，这也是一个需要思考的问题，让我们期待他们下一个十年。
中国举国之力发展芯片技术,你觉得未来5年内会有大的飞跃吗
感谢题主的这个颇有思考意义的话题，下面来补充一下个人看法~概况：半导体产业国产化已经冲刺多年。半导体产业来说，咱技术经验落后、资金投入不够、市场规模差距大要坦诚。不过咱们不是一片空白。从上游材料设备到中游设计制造，再到下游封测，我国半导体产业链各个环节的国产化发展和竞争也异常激烈。事实上，半导体产业国产化的历程已经冲刺多年。
光刻机、蚀刻机、芯片设计、芯片制造等各方面都在努力攻坚，取得了突破性进展，有的已经打破国外垄断。光刻机领域上海微电子一马当先，刻蚀机领域中微半导体、北方华创双双出击、紫光集团存储芯突破……
进展：国产刻蚀机打入全球芯片先进制程产业链。光刻机是芯片制造过程中最复杂和最关键的设备，EUV技术阶段设备要求更高。这方面国产光刻机与国际大厂还有显著的差距。22nm光刻工艺2018年11月，中科院光电所经过7年研发，成功验收了“超分辨光刻装备项目”。
据悉，这是世界上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备，能够实现22nm光刻工艺。而上海微电子2016年实现90nm光刻机突破，并持续向65nm、45nm甚至22nm制程推进。其也在4月也宣布实现了22nm光刻机的研发突破，但细节方面没过多披露。
5nm高端刻蚀机刻蚀机在精密定位和环境控制等技术方面的要求较低，其技术要求和门槛也比光刻机更低。不过它们皆为芯片制造环节中的重要设备，它们的发展无疑是我国半导体产业国产化水平的重要指标之一。中微半导体生产的5nm蚀刻机，已通过台积电验证，计划在今年用于台积电5nm芯片的生产。预示着我国刻蚀机在提高国产化和全球竞争中的阶段性成果。
展望：举国之力发展芯片技术，不受制于人。举国之力发展芯片技术有实例支撑，2000年6月，国务院出台《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，便是利用资金、人才引进、税收优惠等方式发展IC产业。催生了一批企业，产业链上游的半导体制造设备领域诞生北方华创、上海微电子和中微半导体等公司。紫光集团存储芯突破、合肥长鑫这类存储芯片厂商都获得长足的技术进步，这里面和国家大基金的基本投入一样分不开。
目前，国产刻蚀机已成功打入全球芯片先进制程产业链，但国内外光刻机的技术鸿沟仍然存在，国外领先光刻机技术已推进至5nm
EUV（极紫外）节点，我国的量产光刻机还在一整代技术鸿沟对岸的60nm制程，22nm工艺离商业化落地还较远。也因而我们说，即便举国之力发展芯片技术，5年内会有飞跃进步是不实际的。本土芯片发展程度低、市场覆盖难度大、人才和资金短缺是困扰半导体企业的最大问题。这背后的差距，不仅仅是长达数十年的技术经验差距，还有巨大的资金投入差异。
结语：难，总要开始。信息技术为代表的高新技术和产业正飞速发展，软件产业和集成电路（IC）产业的发展，已成为这场全球竞赛的重要技术基础与核心。回看国产化历程，其实也是对外突破层层限制封锁，对内从无到有逐步萌芽与发展的故事，国产半导体设备厂商仍需砥砺前行。
好了，就说这么多，中芯国际5nm最新进展 和 5nm芯片集体翻车 看似普通，却十分关键，希望大家都能重视并掌握。