前沿导读

在国际芯片产业报告中，“浸润式”光刻技术的发明人、前台积电研发副总裁林本坚表示，中国大陆在现有的 DUV 设备上制造 5nm 芯片组的方案是可行的，但是这个制造成本将是非常昂贵的。

大陆的先进芯片

从华为推出搭载麒麟9000S芯片的mate60系列产品之后，中国大陆地区的芯片产业再一次被推上了风口浪尖。

通过Techinsights、YOLE等权威机构对麒麟9000S拆解之后的技术分析来看，麒麟9000S是中芯国际基于Fin FET技术，使用了曾经从ASML采购的DUV光刻机，然后通过双重图案的N+2工艺制造出来的产品，等效工艺为7nm。

更重要的是，麒麟9000S芯片的射频模组，是来自于华为海思的调制解调器 5G 收发器和 PMU。

在美国制裁开始之前的2019年，麒麟芯片的全球出货量达到了 2.5 亿颗。其中包括了麒麟990系列，以及5nm的麒麟9000。

据媒体YOLE的调查报告显示，华为在2023 年包括 Mate 60 Pro 在内的智能手机出货量为 4300 万部，华为在一个季度内就获得了智能手机市场4%的市场份额。在巴塞罗那举行的 MWC2024 年展会上，华为凭借一整套令人信服的智能手机（例如可折叠设备）强势存在，证明了这种卷土重来的规模。

根据拆解信息显示，Mate 60 Pro搭载的麒麟9000S芯片，上面的丝印显示为2035，这就代表该芯片是在2020年的第35周立项的。

在芯片的面积上面进行分析，麒麟9000S的芯片尺寸为107mm2，麒麟9000的芯片尺寸为105mm2，麒麟9000S的面积要比麒麟9000大2%。

对芯片上的CDS进行额外测量(包括逻辑栅距、鳍片间距和较低的后端(BEOL)金属化间距)后，可以得出结论，该芯片具有7 nm的特征。

与其他7 nm的工艺节点相比，麒麟9000S的栅距CDS略有空间，但与中芯国际的N+1版本相比仍有所缩小。这就表明，与世界主流的7nm芯片相比，中芯的栅密度较小。

在该芯片上实施的优化(DTCO)功能，比如单扩散中断(SDB)，减小了栅极密度间隙。较低的金属层具有与中芯国际N+1版本类似的布线策略，但较小的CD使该中芯国际N+2工艺更接近其他7 nm节点。这些增强功能使SMIC与其N+1实施方案相比缩小了标准单元高度(~5%)和标准单元高度(~10%)。

根据最终的技术分析，可以确定麒麟9000S采用的就是中芯国际n+2的制造工艺，而且具有7nm制程技术的特点。

大陆如何突破5nm

想要达到5nm的制程技术，需要缩小芯片的一些关键因素，如单元高度、栅极间距和最小金属间距。

在没有EUV光刻机的前提下，只使用DUV光刻机，想要对以上因素进行缩小，需要通过多重图案化技术来实现。

多重图案化技术，虽然可以将芯片内部源极和漏极之间的电流沟道距离缩短，但是技术难度、成本、良品率都是无法量化的外部因素。

麒麟9000S与麒麟9010均使用DUV光刻机通过双重图案曝光的技术制造而成，麒麟9010虽然是新一代的产品，但是它与麒麟9000S的性能提升并不明显，只能算是小修小补的升级款。为了保证良品率和大面积量产的要求，中国大陆还不敢冒然进行5nm芯片的应用。

也有相关行业的专家分析过，国内厂商在5nm节点的制造当中，成本造价要比台积电的成本高出 40% 到 50%左右。

DUV光刻机的ArF光源是193nm的波长，通过浸润式技术可以达到等效134nm的波长。最极限的情况下，可以达到40nm的分辨率。

只采用DUV光刻机设备，想要突破到5nm节点，自对准四重图案化技术是唯一的方法。

可以参考三星的第一代5nm技术，在晶体管设计的过程中，三星选择采用了自对准四重图案化技术，该技术可以将晶体管的电流沟道间距缩短为27nm。

DUV光刻机的单次曝光，可以将芯片的电流沟道间距缩小为50nm。而EUV光刻机单次曝光制造的芯片，电流沟道要远远小于50nm这个数值。

还有一个问题是，在使用 DUV 机器时，需要在多次曝光期间进行精确对准，这就需要很长的技术时间，并且还会发生晶圆位置的错位，从而导致产量降低并增加制造这些晶圆的时间。

林本坚曾经谈论过这个情况，浸润式 DUV 技术可以使用六重图案模式，但同样的，问题来自上述相关的缺点。