2023年华为Mate 60 Pro不声不响开卖的时候,不少人还没反应过来,等加拿大半导体机构拆开芯片一看,整个行业都安静了。这居然是等效7nm工艺,晶体管密度跟台积电同代产品基本一个水平。要知道,造7nm必须的EUV光刻机,美国已经禁了好几年,我们根本买不到。没这大家伙,7nm芯片是怎么造出来的?答案藏在一个叫梁孟松的老头身上,就是他,帮中国芯杀进7nm,把欧美给急坏了。
EUV光刻机一台要十几亿人民币,是现在造7nm芯片最主流的工具,我们买不到这事早就不是秘密。没它的话,正常人的思路都是,先老老实实待在14nm慢慢熬,别想太多一步登天的事。可梁孟松带团队选了另一条路,用已经有的DUV旧机器,做四重曝光。
说白了四重曝光就是,原本一张图一刀就能刻完,现在得分四遍刻,每一遍都要重新涂胶、曝光、蚀刻、清洗,靠一步步叠加把图案密度做上去。走完一整块晶圆的流程,总工序是台积电常规路线的一倍半,成本高出差不多一半,生产周期更长,出错概率还翻了好几倍。这条路不是没人想过,是绝大多数人都觉得不值得趟这浑水,也就梁孟松硬咬着牙接了。
配合他攻坚的,是国内好几家半导体设备企业,从刻蚀机、清洗机到涂胶显影轨道,大伙一起把进口光刻机的工艺窗口一点点往极限推。最后拿到的结果超出很多人预期,线宽误差被控制在正负两纳米以内,比国际通用的标准要求还要严一点。
梁孟松2017年10月才加入中芯国际,当时接手的完全是个烂摊子,28nm工艺良率只有六成,也就是说每生产十块晶圆,就有四块是废品。不到一年时间,良率直接翻到了九成以上。又过了一年半,14nm工艺正式量产,良率从他入职时的个位数百分比,一路爬到了九成五。
再往下走就是N+2工艺,也就是我们说的等效7nm工艺节点,很快就进入了小批量试产阶段。麒麟9000S就是第一个公开落地的验证产品,2024年麒麟9010推出,技术参数比上一代又往前迈了一步。美国的回应也很直接,同年秋天直接升级了一轮出口管制,连设备维修都开始卡我们脖子,可那又怎么样,芯片早就造出来了。
梁孟松的技术底子,得从他的博士导师说起,他的导师是胡正明,FinFET技术的发明人。现在所有先进芯片用的都是这种三维晶体管结构,没有它根本就不会有7nm、5nm这个级别的芯片序列,梁孟松师从发明人,从源头就把这套技术的物理逻辑吃得透透的。
毕业之后他去了台积电,一干就是十七年。这十七年里,他主导或者参与开发的专利将近五百项,在整个研发团队里,个人贡献排全队第二,只比他的直属上司低。2006年他的上司退休,按常理来说该轮到他接班了,可台积电董事会偏偏从英特尔空降了一个人,还把他的竞争对手平调到了那个位置,梁孟松直接被调离核心岗位,管的团队从几十人缩减到了几个人。
十七年心血,近五百项专利,全队贡献第二,最后落得个去管档案的结局。2009年他选择离开台积电,真的一点都不意外。他走了之后台积电还不罢休,起诉他泄露商业秘密,官司一打就是四年,最后法院判决他2015年底之前都不能给三星提供服务,这还是台湾司法史上头一回,竞业禁止期结束了还能额外限制别人工作。
哪怕被规则限制住不能公开任职,他要做的事已经完成了大半。他给三星提了个大胆的建议,别费劲死磕20nm了,直接跳到14nm的FinFET工艺。这在当时是业界公认的不可能任务,因为FinFET需要的工艺复杂度是上一代的好几倍。结果他用了不到一年就把这事做成了。
那一年,三星拿到了苹果A9芯片大约七成的代工订单,台积电直接蒸发了好几千亿台币的市值。诉讼结束之后,中芯国际找上门挖他,他想都没想就接了,年薪才二十万美元。之前他在三星的薪酬,按公开报道有三五百万美元的量级,二十万美元也就这个数字的零头。他还拿出其中一部分钱捐出去,设了专门的基金,资助国内十所高校的微电子专业学生。
2020年12月15日,中芯国际宣布了一个人事任命,梁孟松在台积电时的老上司蒋尚义,回来担任副董事长。这件事最离谱的地方在于,梁孟松事前完全没有得到任何通知。他在董事会表决时投了弃权票,当天就递交了辞职信。他说自己入职三年多,把公司从28nm一路拉到7nm等效节点,结果连这种量级的人事变动都没人提前跟他说一句,感受不到尊重,也感受不到信任。
第二天港股开盘前中芯国际直接停牌,A股的中芯国际午盘跌了超过一成。市场给出的反应比任何分析报告都直接,这个人一旦走了,先进制程的研发可能直接就断了线。中芯国际发公告说,正积极与梁博士核实其真实辞任意愿,说白了就是没敢批准他辞职。最后梁孟松留了下来,获得了一套价值两千多万的住房作为补偿。
曾经担任台积电研发处处长的杨光磊,是行业里公认的顶级技术评估人,还跟梁孟松共事多年。他说没有梁孟松,大陆芯片可能还卡在28nm。他还说,台积电真的恐惧他的技术能力。三星会长李健熙生前也给过评价,说这个人能改变一个国家的产业格局。
把这几句话摆出来,再回头看美国那几轮出口管制,你会发现一件特别有意思的事,每一次制裁升级的时间节点,几乎都跟中芯国际某个技术里程碑同步。麒麟9000S出来,管制就升级一次,麒麟9010出来,再升级一次。这不是巧合,这是实打实的战略反应,对手用行动承认,我们这条路真的走通了。
当然,N+2工艺的代价是实实在在的,成本高,产能有限,现在更适合做高附加值的战略级产品,想要大规模量产还有一段路要走,这条路本身也并不完美。可你想想,一个被老东家排挤过、被法院追诉限制就业、拿着零头薪水来干活的人,在全球最严的技术封锁条件下,硬是把事情做到了这一步。
这就是欧美急眼的真正原因。不是因为现在中国芯已经全方面赢了,是因为他们清清楚楚看到,有这种人在,我们的技术边界会一直往前挪,封锁迟早困不住我们。
参考资料:人民日报 那个帮中国芯杀进7nm的破局者
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