中芯國際以 DUV 多重曝光量產 5 奈米製程

根據外媒報導，中國最大本土晶圓製造企業中芯國際（SMIC）已正式達成其最新的 5 奈米節點製程的量產，也就是 SMIC N+3 的大量生產。對此，華為的麒麟 9030 系統單晶片（SoC）則開始正式使用此先進節點製成來生產製造。

根據外媒 TechInsights 的最新分析確認，此一成就在於是中國在沒有使用任何極紫外光（EUV）微影曝光工具的情況下，其進入量產中國最先進半導體節點製程。SMIC N+3 節點製程完全依賴深紫外光（DUV）曝光技術來製造其晶片，代表著中國半導體生產更接近獨立的情況。

報導指出，在 SMIC N+3 節點製程比華為之前用於製造其昇騰系列 AI 加速器，及其他基礎設施零件的舊有 7 奈米等級 N+2 節點製程，是領先了整整一代的情況。然而，這種突破是在極具挑戰的技術限制下達成的。由於中芯國際必須使用 DUV 曝光機來曝光晶片電路圖，因此在達成其晶片製造雄心時面臨著重大的技術阻力。

事實上，DUV 浸潤式曝光機的最小波長為 193 奈米。相較之下，EUV 曝光機的波長僅為 13.5 奈米，能在更小節點時提供了更多的生產可能性。因此，在使用 DUV 浸潤式曝光機進行先進製程的製程技術生產時，其所耗費的成本，以及最後的良率狀況，將會是最重要的關鍵。

為了達到 5 奈米級的解析度，中芯國際必須對現有的 DUV 曝光機進行極限優化，並應用複雜的圖形化技術。在單次圖形化過程中，最好的 DUV 浸潤式曝光機可以達到單次 38 奈米的解析度。中芯國際很可能已經將這些設備優化至單次解析度更接近 35 奈米，然後利用多輪曝光來完整電路圖。另外，半導體製程節點多年來一直使用諸如SAQP等技術，因此中芯國際極有可能在其新的 N+3 節點中採用了類似的技術。不過，雖然大多數 DUV 曝光設備已被中芯國際研究多年，但開發的新技術僅是對內部測試應用的改進。

對此，TechInsights 的分析證實，即便中芯國際在 DUV 浸潤式曝光機的多重圖形化作業方面取得了令人印象深刻的成果，但其 N+3 節點仍面臨嚴重的良率挑戰，加上良率挑戰直接影響了晶片的生產成本。因此，華為麒麟 9030 SoC 的生產很可能處於營運虧損狀態，因為會有相當一部分晶粒被報廢，或者被用於製造降級的晶片。

至於，在設備來源方面，中芯國際在推進本土化進程的同時，也面臨現實挑戰。中芯國際在 9 月曾測試由本土開發的 DUV 浸潤式曝光機，希望藉此建立本土晶圓製造設備產業，減少對西方供應商的依賴。然而，中芯國際不可能在如此短的時間內節本土設備達成技術突破。因此，這個新的 SMIC N+3 節點致酬很可能仍是使用 ASML 的工具所發展出來的。儘管如此，新的中國國產 DUV 曝光機技術還是有機會進一步推進。

總體而言，SMIC N+3 節點的量產代表了中國半導體在無 EUV 的限制下最高技術成就。但同時，由於其對 DUV 多重圖形化的極度依賴，也導致的良率挑戰和高昂成本，成為達成全面商業成功上的重大障礙。

(首圖來源：中芯國際)