金灿荣,国产设备突破后台积电优势难维持,7纳米量产与逻辑折叠技术成破局关键

中国人民大学教授金灿荣指出,大陆芯片产业当前受限于先进制造设备缺失,但已在干式光刻机、7纳米芯片量产及华为逻辑折叠技术等方面取得实质进展。一旦DUV与EUV光刻设备实现突破,依托完整产业链与国产生态,...

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中国人民大学国际关系学院教授金灿荣近日在公开场合表示,中国大陆芯片制造目前仍受制于高端设备短缺,导致产品整体性能暂逊于台积电;但若国产先进制程设备实现关键突破,台积电的领先优势将难以持续,其‘好日子’可能仅剩数年。这一判断并非空泛预测,而是基于当前中国半导体产业链的实际进展与技术路径演进所作的理性评估。

台积电的护城河远不止于设备采购能力。其核心竞争力体现在三方面:一是数十年积累的工艺良率爬坡经验,二是与苹果、英伟达等头部客户的深度绑定形成的订单保障机制,三是持续高强度资本投入——2026年预计资本开支高达477亿美元。这些要素共同构筑了组织与经济层面的双重壁垒,使得单纯模仿难以撼动其地位。

然而,中国大陆的追赶路径正从“单点突破”转向“系统协同”。在设备端,除最尖端的极紫外(EUV)光刻机外,其余半导体制造设备已基本实现国产化覆盖。上海微电子在最近一届中国国际进口博览会上展示了其已投入量产的干式光刻机,该设备支持产线累计曝光超千万片晶圆,且核心零部件全部实现国产替代。这意味着,在非EUV工艺节点上,中国已具备独立建线能力。

在制造能力方面,7纳米先进制程芯片已实现规模化量产,标志着中国代工能力正式迈入全球主流梯队。尽管尚无法与台积电5纳米及以下节点直接对标,但7纳米足以支撑高性能计算、AI加速器、高端手机SoC等关键应用,为国产整机厂商提供自主可控的供应链基础。

半导体晶圆厂洁净室场景,工人身着无尘服操作大型设备

面对EUV光刻机短期内难以突破的现实约束,华为另辟蹊径,提出“逻辑折叠”(Logic Folding)技术方案。该技术通过铜对铜混合键合(Cu-Cu Hybrid Bonding),将计算单元与缓存单元两颗裸片垂直堆叠集成,在不依赖更小线宽的前提下优化芯片功耗与能效比。虽然该方案存在成本较高、设计复杂度上升等局限,且无法完全替代EUV在密度提升上的作用,但它为高性能芯片研发提供了可行的“绕道”路径,尤其适用于对面积敏感度较低、但对能效要求严苛的AI推理与边缘计算场景。

值得注意的是,设备自主化仍是决定性前提。金灿荣强调,真正冲击台积电的前提,是国产先进深紫外(DUV)与EUV光刻设备的技术指标达到可支撑高性能芯片规模化量产的水平。目前,国内多家机构正推进193nm ArF浸没式DUV光刻机的工程化验证,部分子系统(如光源、物镜、双工件台)已取得阶段性成果;而EUV则处于原理样机与关键部件攻关阶段,包括多层膜反射镜、激光等离子体光源与精密同步控制系统。

从产业演进规律看,美国曾在20世纪80年代通过《美日半导体协议》与国家力量干预,成功压制日本DRAM产业,并借助Windows-Intel联盟构建软硬协同生态,使硬件制造国长期处于价值链中下游。如今,设备、工具链与应用生态三者共同构成芯片产业话语权的核心支柱。中国大陆正试图以“设备先行+制造跟进+生态反哺”的组合策略打破既有格局。

在制造环节之外,国产EDA工具、材料(如光刻胶、高纯硅片)、检测设备等领域亦有显著进展。例如,华大九天已推出支持28纳米全流程设计的模拟与数字EDA工具套件;盛美上海、北方华创等企业在薄膜沉积、刻蚀、清洗等关键环节设备市占率持续提升。这种全链条能力的积累,使得即便在外部限制持续的情况下,中国仍能维持中高端芯片的自主供给能力。

需要指出的是,技术突破不等于市场替代。台积电的客户黏性、产能弹性与质量稳定性仍具显著优势。短期来看,中国大陆代工厂更多承接中端与成熟制程订单,如中芯国际、华虹半导体、长电科技等企业已形成稳定产能输出。但随着7纳米及以上节点良率提升与成本下降,国产代工服务有望逐步向高端客户渗透。

此外,地缘政治因素正加速产业重构。全球主要经济体纷纷加大本土芯片投资力度,美国《芯片与科学法案》、欧盟《芯片法案》、日本《半导体战略》均推动本地化供应链建设。在此背景下,中国强化设备与材料自主可控,不仅关乎技术主权,更涉及未来十年全球半导体产能分布与定价权博弈。

综合来看,金灿荣的观点揭示了一个关键转折点:当设备短板被补齐,中国半导体产业将从“可用”迈向“好用”,进而实现从跟随到并跑乃至局部领跑的跃迁。这一过程不会一蹴而就,但7纳米量产、干式光刻机落地与逻辑折叠技术的应用,已清晰勾勒出一条现实可行的技术突围路径。未来两到三年,国产DUV光刻机能否进入主流晶圆厂验证线,将成为观察中国是否真正具备挑战台积电能力的重要风向标。