品評四方｜中國高端芯片科技研發有新突破 - 來論

文/關品方

筆者和香港理工大學（理大）榮休教授李博士是超過半世紀的好朋友。他的專業研究領域是新材料，尤其在光學裸眼3D方面。他一直關心中國高端芯片科技研發的突破，尤其是在EUV和DUV（紫外光刻機）領域。據悉，中國在高端芯片領域已實現二維半導體、RISC-V、先進封裝、AI芯片四大方向的突破，與美國的核心差距集中在EUV光刻機、先進製程、EDA/IP、核心設備+材料這四個方面。

中國近期的核心突破（2025年迄今）是二維半導體（後摩爾新賽道），有全球首顆二維—硅基混合架構閃存芯片（復旦大學，2025年10月公布），解決了存儲速率的技術難題，達到400皮秒超高速存儲，是傳統閃存的10萬倍，擁有完整自主知識產權。另有全球首款基於二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器「無極」（也是復旦大學，去年4月公布），集成5900個二硫化鉬晶體管，將國際紀錄提升了51倍，良率高達99.77%；此外還有12英寸晶圓雙極分立器件量產的突破（東莞松山湖實驗室，今年第一季度公布），可無縫對接主流硅基生產線，避開對荷蘭ASML光刻機（EUV）的依賴。

其次是RISC-V處理器生態，已搭建自主架構。「香山」高性能RISC-V處理器（中科院，上月剛公布），開源（Android）系統，性能對標ARM高端核，已經流片成功。「如意」RISC-V原生操作系統面向全球開源，構建自主可控的「處理器+OS」生態。

第三是AI芯片的國產替代加速。華為昇騰910B已有14納米（nm）工藝，FP16算力達到376TFLOPS，推理性能是英偉達A100的85%，正努力趕超中。「壁仞」BR100-X是多模態處理，效率反超英偉達H100（高達15%），已部署國內運營商核心節點。「寒武紀」MLU590從流片到量產僅花了11個月，周期縮短了40%；去年中國加速聚焦AI高端芯片的市場佔有率，國產佔41%，英偉達份額降至55%。

最後是先進封裝與製造，目的是補回製程短板。長電科技現在全球排在前三名，2.5D/3D封裝、Chiplet（芯粒）技術國際領先，可彌補製程差距。長江存儲已做到192層3D NAND量產，穩立全球第二梯隊。中芯國際的14nm良品率達到95%；7nm在試產中，但受限於DUV國產光刻機，有待突破。以上都是公開資料，筆者於本文不涉及對上述三家中國芯片公司的股價宣傳。

筆者綜合各方面的相關報道，普遍認為中美之間在高端芯片科技的核心差距，中國要突破下述四大瓶頸，從後追趕估計還需要2.5年（到2028年底）。

首先是製造工藝有代際差。EUV光刻機方面，美國控制着供應鏈（ASML、蔡司鏡、CYMER），中國還沒有商用EUV全鏈條生產的能力，真要百分百國產複製，據說差距在15年以上，因此要彎道超車，另闢蹊徑。上海微電子DUV已可量產90nm，28nm亦可交付。先進製程方面，台積電/英特爾3nm已可量產、2nm在研發中；中芯國際以14nm為主力，7nm正試產、但無法低成本規模化。

行文至此，筆者認為有必要科普一下DUV和EUV的核心區別。DUV是成熟老兵（深紫外線），覆蓋絕大多數製程；EUV是尖端神器（極深紫外線），負責最頂尖先進製程；兩者相差了整整一代技術，是兩種截然不同的光刻機。DUV的光源波長193nm，EUV13.5nm；光學系統方面，DUV用透射式石英透鏡，EUV用全反射式多層鍍膜反射鏡。DUV的工作環境只需要常規大氣+浸沒式水介質，EUV必須在真空環境下工作。DUV是當前芯片製造的絕對主力，覆蓋成熟製程（28nm以上），配合多重曝光可做7nm/10nm先進製程，高端芯片的非關鍵層（layer）也可用它，技術成熟，良品率高，容易控制。EUV是最先進製程的獨苗，專門做5nm/3nm/1.4nm及以下的關鍵層，單次曝光就能完成流程，不需要複雜的多重工藝，是延續摩爾定律的核心設備。成本與難度的差異更如天壤之別。單台DUV，數千萬美元已有，製造維護簡單，良品率爬坡快速；ASML、尼康、佳能都能製造，性價比極高，是量產的首選。至於EUV，最新款的「High-NA」單價大約28億元人民幣（約4.1億美元），有10萬個精密零件，單是調試都要幾個月，目前全球只有荷蘭的ASML能夠製造，維護難度極高，對全產業鏈的要求嚴苛。現在兩者長期共存，高端芯片由EUV刻核心層，DUV刻外圍層。至於中低端芯片，全程用DUV就已足夠，成本低很多。以上是筆者嘗試用最淺白的文字，解釋DUV和EUV的分別和差異。

中美之間的另一相關核心差別是中國對設備與材料方面進口的高度依賴。設備方面，美國提供應用材料的泛林公司佔全球42%市場；反之，中國自給率低於10%，刻蝕、沉積設備都依賴進口。材料方面，中國在高純度硅晶圓（日本信越公司佔全球市場60%）、高端光刻膠（JSR、東京應化是主要生產商）和特種氣體均依賴進口。

再其次是美國在EDA軟件與IP核的生態壟斷。EDA方面，新思、楷登、西門子佔全球77%；國產華大九天僅覆蓋28nm以上，沒有全流程先進工藝的支持。IP核方面，美國的ARM/x86壟斷高端；中國的RISC-V尚在生態培育階段，高端IP不足。

最後是中美之間在高端AI芯片性能與能效方面存在差距。英偉達的H100（4nm），FP16算力達到989 TFLOPS，能效達到30 TFLOPS/W。華為的昇騰910B（14nm），FP16算力達到376 TFLOPS，能效達到12 TFLOPS/W，差距超過50%。

筆者個人認為，必須坦白承認中美之間存在的上述差距，客觀總結技術分野，積極尋找突破路徑。以筆者有限的認知，感覺中美競爭的整體格局是雙方在設計方面並跑、中國在製造方面落後、生態系統在追趕中、但局部領域已領跑超前（二維/封測）。根據朋友的評估，中國的突破路徑是繞開EUV，發力二維半導體、Chiplet和先進封裝；在自主可控的前提下，做強RISC-V和國產EDA、盡量自行生產相關設備的材料，減低進口依存度；同時要聚焦應用場景優先，實事求是，在AI推理、存儲、車規等領域加速進口替代。消息傳來，國產AI大模型DeepSeek-V4開源預覽版已正式上線，成功實現在英偉達GPU與華為「昇騰」NPU兩者之上的跨平台驗證。此外，國家光波長量子基準已獲批建立，技術達國際先進水平。這正是應用場景優先的突破。

最後，筆者認為科學技術無國界，理論上中美雙方應互相協調、互相扶持；在共同維護知識產權和保障專利不被侵犯的前提下，溝通交流，攜手共進。不過，這樣太理想，近乎不切實際。因為美國根本不願意這樣做，經常掛在嘴邊的是指責中國竊取美國的先進技術、無視知識產權保護。美國這種敵對態度更能夠刺激中國自主創新、彎道超車。是不是這樣？2028年底應該可見真章。