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我們知道，微電子行業(yè)和半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)步，共同促進(jìn)了人類智能芯片的蓬勃發(fā)展。而芯片的性能，如效率、能耗等，很大程度上取決于制造的工藝和芯片的制程。我們知道，微電子半導(dǎo)體行業(yè)，一直遵守摩爾定律。何所謂摩爾定律呢？這個定律可以告訴人們，當(dāng)產(chǎn)品的價格不變時，每隔18~24個月，單位集成電路IC上可容納的元器件數(shù)目就會增加一倍，性能和性價比也會隨之提高一倍。
當(dāng)人們對芯片的加工技術(shù)達(dá)到65nm的時候，繼續(xù)使用以空氣為介質(zhì)的“干式”微影技術(shù)，已經(jīng)很難獲得突破。于是，在2002年，半導(dǎo)體行業(yè)神一般的摩爾定律突然不靈了，如果摩爾定律失效，這將意味著人類的信息技術(shù)發(fā)展可能會陷入停滯。
然而，在2002年的一次微影技術(shù)研討會上，有一位低調(diào)的中國科學(xué)家，提出了顛覆性的芯片技術(shù)方法，讓芯片制造打開了另一扇大門。該項技術(shù)，與干式工藝不同，利用水作為介質(zhì)，進(jìn)行浸潤式微影光刻，實現(xiàn)了整整兩倍的芯片解析度提升。這項技術(shù)的提出，讓整個芯片工藝一下子前進(jìn)2~3代。更有優(yōu)勢的是，這項新工藝比傳統(tǒng)工藝的造價更為低廉、且操作簡便。
這位中國科學(xué)家就是出生于1942年的林本堅，臺積電原研發(fā)副總經(jīng)理，2018年未來科學(xué)大獎“數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)獎”獲得者。他的浸潤式光刻技術(shù)的發(fā)明，影響全球整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，成為全球芯片行業(yè)的領(lǐng)航者。不僅如此，他的發(fā)明，也讓業(yè)界的摩爾定律起死回生，人們再次看到半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的希望。
于是，從全球量產(chǎn)第一代45納米芯片開始，業(yè)界不斷優(yōu)化進(jìn)步，推出40納米、32納米、28納米、20納米、16納米、14納米、10納米以及今年剛公布的7納米芯片，這些都是依靠浸潤式技術(shù)創(chuàng)造的。今年全球7nm芯片的推出，讓華為的麒麟980芯片、蘋果A12、高通驍龍8150等大獲成功。從智能手機(jī)市場的不錯表現(xiàn)，就能看出，7nm芯片的巨大威力。據(jù)悉，世界第一大芯片代工廠，臺積電，將會用200億美元作為啟動資金，依然基于浸潤式技術(shù)，建設(shè)世界第一個3nm級別的晶圓加工廠，這讓芯片行業(yè)再次陷入沸騰的狀態(tài)，人類即將跨入3nm芯片的時代。
我們是否了解這個獨(dú)步全球的“微影浸潤式技術(shù)”呢？通俗的講，這項技術(shù)主要是將一個集成了各種管和線的電路系統(tǒng)植入到微小晶片上。如今的光影微刻技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展到一個頭發(fā)橫截面大小的半導(dǎo)體，可以裝下20735個SRAM（一種存儲單元）。
林本堅，為何會成為2018年未來科學(xué)大獎“數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)獎”的唯一獲得者呢？
據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年開始至今，世界所有高端芯片，包括我們在用的手機(jī)里的核心芯片、以及正在推出的人工智能芯片、5G芯片和比特幣挖礦芯片，全都是浸潤式光刻技術(shù)制造出來的。林本堅是世界上第一個提出這項核心科技的科學(xué)家，這項技術(shù)對未來芯片行業(yè)的發(fā)展，具有世界級的決定性作用。獲得未來科學(xué)大獎，當(dāng)之無愧。
當(dāng)浸潤式光刻技術(shù)提出后，世界知名芯片加工廠商，如臺積電，三星和因特爾等，分別投入較大資金，推進(jìn)該項技術(shù)。有林本堅支持的臺積電，似乎具有超強(qiáng)動力，一舉拿下全球一半以上的業(yè)務(wù)。
如今，臺積電已經(jīng)發(fā)展成為全球第一大芯片代加工企業(yè)，且冠軍地位很難被撼動。根據(jù)之前臺積電發(fā)布的2018年第三季度財報可知，該季度臺積電的營收達(dá)到人民幣約588億元，換句話說，臺積電平均每天可以收入6.5億元。2018年上半年，臺積電的全球市場份額達(dá)到56%，并且臺積電已經(jīng)拿下了華為、高通、聯(lián)發(fā)科、NVIDIA以及蘋果等公司的大量芯片訂單。根據(jù)相關(guān)報道，蘋果公司2019年的A13也將由臺積電代工生產(chǎn)。據(jù)預(yù)測，臺積電的全球市場份額，將有望在2019年超過60%。
另一方面，原本擁有蘋果芯片加工訂單的三星，被臺積電奪走A10、A11、 A12業(yè)務(wù)后，似乎絕地反彈，不斷增大技術(shù)投資和研發(fā)，目前三星的代工規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。三星的芯片加工市場份額，已經(jīng)由去年的14%提高至今年的25%，上升78.6%。并且，2018年三星全年的芯片代工收入，預(yù)計會達(dá)到100億美元，比去年的46億美元增加117%。三星已經(jīng)成為芯片代加工行業(yè)的第二大企業(yè)。因特爾在市場的競爭下，目前還在10nm左右的制程上徘徊，目前還不能撼動臺積電和三星的領(lǐng)先地位。
芯片加工行業(yè)，技術(shù)已經(jīng)推進(jìn)到7nm，未來能否進(jìn)一步實現(xiàn)3nm乃至1nm，臺積電還能否繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，我們拭目以待。
