14nm芯片已经够用，不要盲目追求3nm，夯实芯片产业链才是关键。

龙芯总设计师胡伟武说过这样一句话：14nm芯片已经够用，90.9%的应用都够用，不要盲目追求5nm。只要做好系统优化，14nm完全没问题。

在科技日新月异的今天，在AI、万物联网、元宇宙快速发展的今天，14nm芯片真的够用吗？

14nm究竟够不够用？

很多网友一听14nm，就忍不住摇摇头说：台积电已经量产3nm了，14nm根本不够用。

但实际上，3nm、4nm、5nm也就应用在智能手机上，而且只有在玩大型网络游戏时，才能体现出它的优势来。

90%的场景所用的芯片都是成熟工艺，只要系统不拉垮，完全没问题的。

我们具体来看一看。

目前芯片主要分为三类：消费级芯片、车规级芯片、工业级芯片、航天级芯片。不同等级的芯片也有不同的要求。

消费级芯片

工作环境在0℃—70℃之间，要求具有防雷设计、短路保护、热保护，同时经过防水处理。

采用线路板一体化设计，价格低廉但维护费用较高。

我们日常使用的手机芯片、电脑CPU、家用电器上的芯片都属于消费级芯片。其中，手机芯片已经达到5nm、4nm，电脑芯片也达到了7nm。

车规级芯片

工作环境在-40℃—125℃之间，要求具有多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰技术、多重短路保护、多重热保护、超高压保护等。

同时需要具备增强封装设计和散热处理

车规级芯片每一个电路都带有自检功能，同时增加了散热处理，造价更高，维护费用也很高。

目前，自动驾驶、智能座舱领域的车规级芯片已经出现了7nm工艺，例如高通8155、麒麟980A、吉利的“龙鹰一号”等，未来2-3年不排除出现5nm芯片。

而在IGBT、MOSFET、MCU、网关、激光、雷达等方面依然采用了14nm、28nm成熟工艺。

工业级芯片

工作环境在-40℃—185℃之间，要求具有多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、短路保护、热保护、超高压保护等。

同时包括防水、防腐、防潮、防霉变处理。

工业级芯片带有自检功能，造价稍高，但维护费用相对较低。

工业级芯片基本都采用了28nm以上的成熟工艺。

航天级芯片

工作环境在-55℃—125℃之间，要求具有辅助电路和备份电路设计、多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、多重短路保护、多重热保护、超高压保护等。

同时包括耐冲击、耐高低温、耐霉菌。

航天级芯片造价非常高，维护费用也非常高。

航天级芯片，更多的还是在40nm、130nm、150nm这样的工艺。

可以看出，7nm、5nm及以下工艺主要应用在智能手机、电脑、智能座舱等领域，其应用场景并不多，所占比例仅为10%。

10nm、12nm芯片占比25%左右，14nm及以上占比高达65%。

也就是说，只要掌握了14nm工艺，就能够解决航天级、工业级、绝大部分车规级、大部分消费级芯片。

目前国内中芯国际已经量产12nm芯片了，完全可以满足国内90%的芯片需求，至于高端手机、高性能电脑芯片那就只能外购了。

3nm芯片值得下大功夫研发吗？

目前芯片制造已经达到了3nm，代表厂商为台积电、三星。预计2023年下半年，搭载3nm芯片的iPhone 15就会开售。

3nm意味着芯片性能更强悍、速度更快、能效比更高，当然造价也会更高。

对于国产芯片来说，3nm就不仅仅是造价高的问题了，它是短期无法达到的目标，无论你投入多少人力、物力、财力。

首先3nm芯片需要更先进的设计水平，当然也包括更先进的EDA工具。

华为海思在2020年就能够设计出5nm的麒麟9000，相信也能够设计出3nm的芯片，这一点我们不用怀疑。

但是，如果ARM不让华为使用架构呢？那是不是要重新考虑这个问题了。

3nm芯片意味着先进的工艺，强大的性能，因此架构是必然要考虑的问题，而现实是我们没有自己的移动芯片架构。

所以只能使用RICS-V架构。但很快就会面临EDA工具的难题。

设计3nm芯片必须要使用“EDA三巨头”的设计工具，因为国内公司不具备这个能力。

EDA三巨头就是漂亮国的新思科技、楷登电子和德国的西门子EDA，如果这些公司限制国内企业使用EDA软件，那么3nm芯片连设计都无法做到。

即便设计出来了，后面依然是千难万阻。

其次，是芯片制造难题

3nm芯片只有台积电、三星能够代工，但是目前这两家公司是拒绝为华为代工的。

可以这样说，国内的3nm芯片都有可能遇到代工难题。

我们自己制造可以吗？答案是“心有余力不足”

内地芯片制造最强的公司是中芯国际，目前具备28nm、14nm、12nm的量产能力，7nm研发完毕，5nm、3nm正在研发。

也就是说在制造技术方面，中芯国际根本不具备3nm的制造能力，根据台积电的经验来看，即便有EUV光刻机，中芯国际也需要5年的研发时间。

但现实是，中芯国际根本没有EUV光刻机。

EUV光刻机

EUV光刻机是7nm以下工艺的芯片必需设备。

EUV光刻机需要全球2000多家供应商为其提供零部件，并且这些供应商大都来自欧、美、日、韩。

根据《瓦森纳协定》，EUV光刻机及其零部件是对部分国家禁运的，这部分国家还能指谁呢？自然是我们了。

也就是说，我们要造EUV光刻机，就必须自主研发近10万个精密零部件。

我们要超越德国蔡司、超越Cymer公司、超越日本的材料公司、超越法国精密轴承公司等等。

总的来说，我们就是要在精密仪器、精密轴承、光学、化工、物理等多个领域同时做到世界第一，这简直是天方夜谭。

半导体材料

半导体材料方面我们也不是强项，日本是这个领域的优等生。

高纯度氟化氢、光刻胶、氟化聚酰胺等等都被日本垄断，其余的半导体材料也被美日韩把控着。

也就是说，如果我们制造3nm芯片，就会面临着半导体材料方面的“卡脖子”。

自主研发半导体材料是非常困难的，我们以光刻胶为例：

光刻胶由树脂型聚合物、光引发剂、溶剂、单体和其他助剂共同组成，需要良好的分辨率、对比度，同时要求具有一定的敏感度、粘滞度、粘附性、抗蚀性，对表面张力、存储等也有很高的要求。

如何制造这样高难度的化工品呢？

需要几年，甚至十几年一丝不苟、心无旁骛的反复研究和试验，幻想着通过成品来分析成分和研制方法，也是行不通的。

日本在几十年时间形成的半导体材料优势，我们想在短短几年时间完成超越，这是不可能的。

总的来说，实现3nm芯片的国产化制造，是极其困难的一件事，它与14nm芯片的差异不仅仅在工艺制程上，更在精密制造、精密化学、精密仪器上。

而要实现精密仪器、精密化学、精密制造仅靠物力、财力、人力的投入是不够的，它需要几年、十几年、甚至几十年的经验积累、反复摸索和试验。

因此，我们幻想着短时间内达到7nm、5nm、3nm工艺，甚至研发纯国产EUV光刻机，这都是不现实的。

打造芯片产业链

我们都知道芯片是未来经济、工业、农业、科技发展必需的元器件，也是一个国家实现伟大跨越的必要基础。

因此，打造完成的、成熟的、纯国产芯片产业链，要比盲目追求高端工艺更加紧迫，更有意义，也更重要。

2022年初，俄乌战争就打响了，原油价格、粮食价格、天然气等快速暴涨，芯片荒蔓延。

但是几个月后，原油、天然气、粮食都稳住了，芯片荒也停止了。但是俄罗斯却出现了极为严重的缺芯潮。

俄罗斯武器没有芯片，被迫从冰箱、洗碗机上拆除使用。部分坦克因为缺少芯片，被迫停产。

台积电给俄罗斯代工的芯片也被扣押了，甚至连剩余的款项也拒绝归还。

如此发展下去，俄罗斯可能会因为芯片问题，被迫停火和谈。

造成这种现象的原因就是，俄罗斯的芯片产业链极其脆弱，在英特尔、AMD、苹果、高通、台积电、信越化学、东京应化等合力围剿下，断芯了。

这个断芯是很严重的，不仅在高端领域，就连28nm、40nm的中低端芯片都没有了。工业、军事、农业全部受到了影响。

从俄乌战争中可以发现，一个完整的芯片产业链是多么重要。

因此，我国也要打造一套完整的纯国产芯片产业链，主要包括以下方面：

从硅砂、长晶、单晶硅开始，包括架构、EDA工具、芯片设计，再到制造、封装、光刻机、半导体材料等等，全部实现100%国产化。

这些国产化芯片不仅包括模拟IC、数字IC、还包括光电子、传感器、功率器件、小信号等等。

半导体材料方面不仅仅是硅材料，还包括砷化镓、锑化铟、氮化镓、碳化硅。

软件方面不仅包括EDA软件，还有芯片制造、芯片封装测试软件，包括下游的AI、汽车、手机、电脑、物联网操作系统。

这些不一定要支持5nm、3nm芯片工艺，更需要100%的自主，哪怕只是支持28nm芯片工艺。

28nm芯片产业链完成后，再进一步打造14nm产业链，逐渐迭代，最终实现高端芯片自主化。

写到最后

14nm芯片已经可以满足80%，甚至90%的场景需求了，而5nm、3nm也仅仅应用在高端智能手机上。

14nm芯片工艺与3nm芯片工艺，差距绝不仅仅是简单的工艺制程，而是精密制造、精密设备、物理、光学等领域几十年的技术积累。

我们凭一己之力在科技上逆袭欧、美、日、韩等诸多国家，实在太困难。一味地盲目追求逆袭，更容易造成我们根基不稳，产业链脆弱，最后功亏一篑。

因此，我们现在要做的是夯实14nm芯片产业链，然后再考虑5nm、3nm这些成熟工艺。您认为呢？

我是科技铭程，欢迎共同讨论！14nm芯片已经够用，不要盲目追求3nm，夯实芯片产业链才是关键。