和1Xnm半導(dǎo)體工藝的百花齊放相比，個(gè)位數(shù)的制程就顯得單調(diào)許多了，很多在10Xnm大放異彩的半導(dǎo)體公司都在7nm制程處遭遇到了苦頭。

隨著AMD御用代工廠商GF宣布無(wú)限期延期7nm制程工藝，目前僅剩下的7nm工藝也只有臺(tái)積電能夠在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，無(wú)論是華為的麒麟980處理器還是蘋(píng)果的A12處理器，他們清一色地選擇了臺(tái)積電作為代工廠。

在這個(gè)贏者通吃的半導(dǎo)體工業(yè)中，臺(tái)積電似乎占據(jù)了半壁江山，尤其是7nm這種先進(jìn)制程工藝。而芯片行業(yè)也隨著工藝難度的加深呈現(xiàn)貧富兩極分化的情況。

為什么7nm工藝制程這么難？

在討論7nm制程難度的時(shí)候，我們需要普及一個(gè)量子力學(xué)上的概念，這樣子可以有助于我們理解為什么低制程的成本急劇提升，那就是量子隧穿效應(yīng)。

在量子力學(xué)里，量子隧穿效應(yīng)指的是，像電子等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢(shì)壘的量子行為，盡管位勢(shì)壘的高度大于粒子的總能量。在經(jīng)典力學(xué)里，這是不可能發(fā)生的，但使用量子力學(xué)理論卻可以給出合理解釋。

如果通俗點(diǎn)來(lái)講，就是說(shuō)制程工藝到一定程度下，電路與電路之間的距離降低到一定程度就會(huì)出現(xiàn)量子隧穿效應(yīng)，這些電子呈現(xiàn)的是一種我們所不知道的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，于是這些不可控制的電子造成了半導(dǎo)體的漏電率急劇上升，有太多的能源被浪費(fèi)在控制電子運(yùn)動(dòng)上，自然不能發(fā)揮晶體管應(yīng)該有的性能，宏觀上表現(xiàn)為處理器的發(fā)熱量增加，但是性能沒(méi)有太大的變化。

當(dāng)然對(duì)于量子隧穿效應(yīng)目前還沒(méi)有完全能夠消除的辦法，畢竟這個(gè)已經(jīng)屬于自然規(guī)律，即使是量子力學(xué)我們也沒(méi)有完全掌握，因此只能減少這種情況的發(fā)生。

這就意味著制造材料需要進(jìn)行重新研發(fā)，而這種尖端技術(shù)的投入可能是無(wú)底洞，投資了一大筆錢(qián)，最后獲得的成果或許不盡如人意，沉沒(méi)成本實(shí)在太高，因此只有充足的資金才能夠投入到更新的工藝制程的研發(fā)中去。

而實(shí)現(xiàn)低距離制程的還有一個(gè)重要的因素，那就是被稱(chēng)之為現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花的光刻機(jī)，7nm制程的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)高性能光刻機(jī)的運(yùn)行，其中荷蘭的ASML幾乎壟斷了全球頂級(jí)光刻機(jī)的份額。

眾所周知，光刻機(jī)這種精密儀器制造成本高和制造時(shí)間漫長(zhǎng)，其中ASML最新的光刻機(jī)之一的NXT2000i光刻機(jī)單臺(tái)售價(jià)更是達(dá)到上億美元，而NXT2000i光刻機(jī)也是進(jìn)行7nm乃至于未來(lái)5nm制程的最佳利器，盡管光刻機(jī)售價(jià)高昂，但是追求者絡(luò)繹不絕。

除了臺(tái)積電之外，三星和Intel也砸巨資追求這臺(tái)性能出色的光刻機(jī)，在產(chǎn)量有限的情況下，其他的芯片工藝制造商即使擁有合適的工藝，沒(méi)有性能出色的光刻機(jī)，同樣不能進(jìn)行優(yōu)秀的代工。這也就是7nm制程芯片成本急劇提升，量產(chǎn)困難的另外一個(gè)原因。

除了臺(tái)積電，還有誰(shuí)？

當(dāng)然不差錢(qián)的主除了臺(tái)積電之外，自然還有其他的半導(dǎo)體公司在追求7nm制程工藝，包括三星以及英特爾。和臺(tái)積電進(jìn)行純粹的代工不同的是，三星和英特爾都有自己的產(chǎn)業(yè)鏈，也就是說(shuō)自己就可以實(shí)現(xiàn)自給自足。當(dāng)然這也是7nm時(shí)代能夠存活下來(lái)的一個(gè)重要因素。

芯片代工講究的是規(guī)模效應(yīng)，前期投入的資金需要通過(guò)大量的芯片來(lái)平攤巨額的研發(fā)成本，同時(shí)芯片代工行業(yè)也是一個(gè)商業(yè)行為，企業(yè)追求是利潤(rùn)，如果沒(méi)有利潤(rùn)，賠本的買(mǎi)賣(mài)相信大家都不愿意長(zhǎng)期干下去。

而作為擁有完整IC設(shè)計(jì)的三星和英特爾自然擁有大量的芯片需求來(lái)滿(mǎn)足自己的芯片代工行業(yè)。即使沒(méi)有代工，他們同樣可以自主滿(mǎn)足7nm工藝制程的產(chǎn)能，而其他的芯片代工或許就沒(méi)這么幸運(yùn)了。

例如格羅方德先進(jìn)制程制造公司，沒(méi)有了AMD最新的Zen 2以及Navi顯卡的訂單，自然推廣7nm制程的動(dòng)力就小了很多，沒(méi)有訂單也沒(méi)有利潤(rùn)，導(dǎo)致沒(méi)有足夠的研發(fā)資金投入到先進(jìn)制程工藝的研發(fā)中去。

“馬太效應(yīng)”逐漸顯現(xiàn)

馬太效應(yīng)，指強(qiáng)者愈強(qiáng)、弱者愈弱的現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于社會(huì)心理學(xué)、教育、金融以及科學(xué)領(lǐng)域。馬太效應(yīng)，是社會(huì)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家們常用的術(shù)語(yǔ)，反映的社會(huì)現(xiàn)象是兩極分化，富的更富，窮的更窮。

“馬太效應(yīng)”同樣適用于7nm的芯片行業(yè)，在這個(gè)贏者通吃的行業(yè)中，像臺(tái)積電憑借著率先實(shí)現(xiàn)的7nm工藝獲得了大量的訂單，而AMD也已經(jīng)宣布未來(lái)的Zen 2和Navi顯卡將會(huì)讓臺(tái)積電進(jìn)行代工，海量的訂單滿(mǎn)足了臺(tái)積電的7nm胃口，自然可以分?jǐn)偩揞~研發(fā)費(fèi)用，同時(shí)還能賺取大量的利潤(rùn)進(jìn)行更進(jìn)一步的制程工藝中來(lái)，這種良性循環(huán)也讓臺(tái)積電的財(cái)報(bào)節(jié)節(jié)攀升。

而其他的芯片代工企業(yè)恐怕就過(guò)得不那么舒服了，沒(méi)有率先占據(jù)7nm的高點(diǎn)，隨后便失去客戶(hù)的訂單，同時(shí)也沒(méi)有足夠的預(yù)算進(jìn)行研發(fā)投入，這樣周而復(fù)始，自然也就退出了芯片行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中來(lái)。

而整個(gè)芯片行業(yè)也伴隨著門(mén)檻的提升處于寡頭化的情形，除非有黑科技大幅降低先進(jìn)制程的制造成本，玩得轉(zhuǎn)現(xiàn)在和未來(lái)芯片代工的最終還是那幾個(gè)科技巨頭。