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传半导体两大技术出口被管制 国产替代还要多久
  • 2024/6/13 9:49:59
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:吴新
  • 作者:
【电脑报在线】半导体又现突发,国产替代的逻辑可能再度强化!

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传GAA技术及HBM技术被加强出口管制

市场突然传出,拜登政府正在考虑限制中国获取应用在人工智能(AI) 芯片上的全栅级晶体管技术(Gate-all-around, GAA) ,但不过目前还不清楚美国官员何时会做出最终决定。

值得注意的是,1个月前,美国再次修订了半导体出口管制措施,对美国2023年10月17日发布的半导体出口管制规则进行修订。

对此,3月底,中国商务部回应称,美方泛化国家安全概念,肆意修改规则,加严管制措施,不仅给中美两国企业开展正常经贸合作设置了更多的障碍,施加了更重的合规负担,还给全球半导体产业造成了巨大的不确定性。这严重影响中外企业开展互利合作,损害其正当合法权益。中方对此坚决反对。

美国之外,据环球时报援引《日本经济新闻》报道,日本经产省目前已就此对《外汇及外国贸易法》相关法规(省令)做出修改,在公开征求意见阶段结束后,相关法规将正式公布并最早将于7月生效。

《日本经济新闻》称,用于获取集成电路图像的电子显微镜、全环绕栅极技术等将成为新的出口管制对象。这些品类的产品尚未纳入被称为“瓦森纳协定”的多边出口管制协定,日本政府此举也将相应提高出口管制的实效性。

从趋势来看,这意味着,半导体技术受限的趋势正在加强。而另一方面,也意味着国产替代的机会在持续提升。

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两项技术究竟影响如何

熟悉科技圈,尤其是关注半导体领域的小伙伴对GAA及HBM两项技术并不陌生。

GAA(Gate-All-Around)技术是一种环绕式栅极晶体管技术,旨在通过降低工作电压水平和增加驱动电流来提高芯片的能耗比,从而突破FinFET(鳍式场效应晶体管)技术的性能限制。GAA技术的概念最早由比利时IMEC的Cor Claeys博士及其研究团队于1990年提出。

GAA技术的核心优势在于其独特的结构设计。GAA晶体管采用水平架构,将多个水平奈米片或奈米线堆叠起来,并在每一侧面以栅极材料包围这些通道,从而实现了比FinFET更高的载流能力。这种设计不仅解决了许多有关泄漏电流的挑战,还显著提高了晶体管的性能。

三星电子公司是全球首家将GAA技术应用到商业化生产中的企业。2022年6月,三星宣布其位于韩国的华城工厂开始生产3纳米芯片,采用GAA技术。此外,三星还计划在2025年大规模生产基于GAA的2纳米芯片,以进一步缩小与台积电的差距。

GAA技术被认为是继FinFET之后的下一代晶体管技术,其在3nm及以下节点的应用前景广阔。英特尔计划在其20A(2nm)工艺节点中采用GAA技术,而台积电则计划在2nm制程上采用GAA技术。

从这里可以看出,想要获得先进制程,GAA技术突破是不可避免的。

HBM(High Bandwidth Memory)技术则是一种先进的内存技术,主要用于高性能计算、图形处理和芯片中。其核心原理是通过3D堆叠技术将多个DRAM(动态随机存取存储器)芯片垂直堆叠在一起,并通过硅通孔(TSV,Through-Silicon Via)进行连接,从而实现高带宽和低功耗的特点。

具体来说,HBM技术采用基于TSV和芯片堆叠技术的堆叠DRAM架构。每个DRAM芯片都通过硅通孔与处理器相连,这些通孔被称为TSV,能够贯通所有芯片层的柱状通道传输信号、指令和电流。这种结构使得HBM具有非常高的数据传输速度,可以提供比传统GDDR5内存等更高的带宽。

据TrendForce集邦咨询资深研究副总吴雅婷表示,目前2024年HBM(High BandwidthMemory)市场主流为HBM3,NVIDIA新世代含B100或H200的规格则为最新HBM3e产品不过,由于A需求高涨,目前英伟达(NVIDIA)以及其他品牌的GPU或ASIC供应紧俏,除了CoWoS是供应瓶颈,HBM亦同,主要是HBM生产周期较DDR5更长,投片到产出与封装完成需要两个季度以上所致。

吴雅婷表示,目前NVIDIA现有主攻H100的存储器解决方案为HBM3,SK海力士是最主要供应商,然而供应不足以应付整体AI市场所需。至2023年末,三星以1Znm产品加入NVIDIA供应链,尽管比重仍小,但可视为三星于HBM3世代的首要斩获。

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国产突破加速

面对两项关乎半导体芯片制程以及存储芯片未来发展的技术,国内厂商是否又具备替代或突破的可能呢?

尽管面临美国等国家的制裁政策,中国在GAA技术方面仍然取得了显著的进展,并在某些关键技术上达到了国际先进水平。

中科院微电子研究所先导中心研究员殷华湘团队在GAA晶体管制造工艺上取得了重要进展。他们基于主流GAA晶体管的制造工艺,在体硅衬底上通过调整SiGe/Si叠层外延中底部SiGe层的Ge含量,成功实现了更高效的制造过程。

这些突破不仅展示了中国在半导体领域的强大研发能力,也为未来的芯片制造和应用提供了坚实的基础。

而在HBM技术方面,据报道,华为正在发起一个存储器生产商联盟,旨在制造高带宽存储器(HBM),以应对西方国家对半导体技术的制裁。HBM对于人工智能(AI)和高性能计算(HPC)处理器至关重要,因为内存带宽的限制往往会影响其性能,而华为意识到了这一点,因此正在支持一家中国DRAM制造商开发HBM2内存。

同时,国内企业在HBM技术上实现了多项技术突破,例如在铝互连干法蚀刻后清洗液“卡脖子”关键原材料非羟胺上取得重大进展,并已量产应用于128层、192层及以上的氮化硅蚀刻液产品。中国拥有支持HBM生产的技术和设备,如TSV(硅通孔)等。这些技术和设备的发展为HBM的制造提供了坚实的基础。

而在大的环境方面,受下游晶圆厂扩产带动,今年设备公司发货及生产量等指标高增,预计设备公司今年新签订单情况良好。库存方面,国内部分芯片厂商包括兆易创新、卓胜微、韦尔股份、澜起科技、晶晨股份、瑞芯微、北京君正、圣邦股份、紫光国微2023第一季度的平均库存周转天数达到351天,2023第二季度下降到298天,2023第三季度下降到268天,2023第四季度下降到243天,2024第一季度继续下降到240天,环比下降3天。2024第一季度国内部分芯片厂商库存水位继续下降,预计后续有望逐步回到健康水平。

值得一提的是国家集成电路产业投资基金三期有限公司注册成立,注册资本3440亿元,成为中国芯片领域史上最大规模基金项目。前两期投资方向主要集中在设备、材料领域;为中国芯片产业的初期发展奠定了坚实基础。

如今随着AI蓬勃发展,算力和高性能存储芯片亦成为产业链关键节点。因此除延续对关键卡脖子方向的设备和材料的投入之外,华鑫证券认为,先进封装、HBM等相关领域亦可能成为扶持对象,这些领域也有了持续突破的底气。

本文出自2024-06-10出版的《电脑报》2024年第23期 A.新闻周刊
(网站编辑:ChengJY)