半导体周要闻
2023.12.11-2023.12.15
1. 总投资573亿元，中芯国际12英寸晶圆代工生产线新进展
中芯国际临港12英寸晶圆代工生产线项目由中芯国际和中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管理委员会合作规划建设。根据协议，双方共同成立合资公司，规划建设产能为10万片/月的12英寸晶圆代工生产线项目，聚焦于提供28纳米及以上技术节点的集成电路晶圆代工与技术服务。
据中芯国际发布的公告显示，该项目计划投资约88.7亿美元（折合人民币约573亿元），这也是中芯国际在上海的第一个按照Twin Fab方式建造的超大逻辑芯片代工生产厂房。合资公司注册资本金拟为55亿美元，其中本公司拟出资占比不低于51%，上海市人民政府指定的投资主体拟出资占比不超过25%。
2. 基辛格：英特尔没有剥离代工芯片制造业务计划
英特尔CEO基辛格（Pat Gelsinger）12月14日表示，该公司没有剥离其代工芯片制造业务的计划。基辛格将英特尔的制造部门转移到现在的英特尔代工服务（IFS)中，作为英特尔内部的业务运营。基辛格表示，IFS将从明年第二季开始公布财报。
“对于微软等公司来说，在遥远的数据中心运行人工智能应用成本太高，并且必须在本地PC上运行。他们不可能让10亿台Windows设备接入Azure来实时运行这些工作负载，为了实现经济效益，微软需要将数据中心和个人电脑之间的数据流量减少一倍。”基辛格说道。
基辛格指出，我们认为在当前环境下，内部代工模式的想法是正确的。在某种程度上，英特尔已经在运营两家独立的公司——一家芯片设计公司和一家工厂，部分是为了让IFS的客户相信，英特尔是制造能力的“清洁供应商”。
3. 日本新秀Rapidus：能追上台积电与英特尔！
东哲郎表示，Rapidus北海道建厂计划一定会成功，并且大约在 2027~2028 年期间，相关制程技术将发生改变。因为，新兴的晶体管架构 GAA （全环绕栅极排列）将取代目前主流的 FinFET 架构，推动半导体制造的进步，可以生产2nm及以下先进制程的芯片。
东哲郎强调，半导体市场正朝着具有特定功能的产品，而不是以通用型芯片的方向来发展，Rapidus希望能够在这个过渡期抢进市场当中，并能够得到日本半导体设备和化学品相关公司的全力支持。东哲郎指出，日本必须不惜一切代价创造一个能够诞生尖端技术的平台，这将成为日本年轻一代的新希望之光。
4. 史上强劲AI处理器，英特尔第五代至强助力AI无处不在
在英特尔执行副总裁兼数据中心与人工智能事业部总经理Sandra Rivera看来，AI正在改变每个行业，到2026年全球AI支出预计将超过3000亿美元。
Sandra Rivera进一步指出，随着AI模型在云、边缘和客户端环境中的部署加快，混合AI将可应用边缘、客户端或云端的计算资源来创建基于AI模型的无缝体验，运行这些AI模型的异构芯片变得更具战略意义，英特尔提供包括至强、酷睿、Gaudi以及Flex和Max 系列GPU等可扩展的AI基础设施。而且英特尔正在加快构建一个开放的AI软件生态系统，着力促进AI在多样工作负载中的部署和访问。
特别是随着生成式AI爆火以来，AI模型所需的算力更是呈现出爆发式增长的态势。为致力于为数据中心、云、网络和边缘带来更强大的AI功能，英特尔在第四代英特尔至强可扩展处理器Sapphire Rapids取得百万级出货量的战绩下，再次祭出软硬件全新“升级”的第五代至强可扩展处理器。凭借着更多内核数量、更大缓存、AI加速器、软件优化等创新，英特尔称其为史上最强AI处理器，将为AI无处不在注入“新动能”。
正如英特尔副总裁兼至强产品和解决方案事业部总经理Lisa Spelman所言，英特尔始终对至强进行持续的硬件创新和软件增强优化，第五代至强可扩展至强处理器——Emerald Rapids是专为AI而设计的处理器。
Lisa Spelman以数字为例说，第五代至强的AI推理性能提高了42%，通用计算性能提升21%，在全负荷运行时提高了36%的效率。此外，通过软件优化带来的性能提升也值得关注。
在开放软件生态层面，第五代至强处理器也实现了新的“进化”。据悉，Emerald Rapids非结构化稀疏度高达50%，支持超 300个深度学习模型以及其他机器学习和图模型，可使应用的框架和库利用最大化。
整体而言，相比第四代至强，Emerald Rapids整体性能提升1.21倍、推理速度提升了1.4倍、高性能算力提升1.4倍，吞吐量提升1.7倍。
5. 渴死了你知道ChatGPT有多能喝“水”么？
谷歌2023年环境报告显示，该公司去年用水量同比增长20%，达到56亿加仑（约合212亿升），近乎可以填满1.5个西湖。微软去年全年用水量同比增长34%，接近17亿加仑，大约相当于2500个奥运会泳池总蓄水量。
科技巨头用水量激增的原因之一便是正在全球范围内迅猛发展的人工智能（AI）。对于高耗水量是否会限制AI发展，记者也询问了人工智能聊天机器人ChatGPT，它回答：“水消耗可能会间接对AI发展构成挑战，但并不是限制AI发展的主要因素。”
6. 郑纬民院士谏言国产GPU发展两大关键问题
郑纬民提出了算力“三大定律”：人类已经进入以算力为核心生产力的数字经济时代，算力就是生产力，这是“时代定律”；当下，算力每12个月就增长一倍，算力资源增速显著，已经打破摩尔定律，这是“增长定律”；算力每投入1元，就带动3-4元GDP经济增长，这是“经济定律”。
近年来，我国人工智能产业呈指数级增长。郑纬民表示，预计到2025年，中国人工智能产业规模将超过4500亿元，带动产业规模超1.6万亿元。
从硬件角度看，一方面，我国国产芯片产量不足。郑纬民表示，2021年，我国人工智能服务器芯片总用量100万片，其中，美国英伟达占95%左右，国产芯片出货量不到5万片；另一方面，国产GPU硬件竞争力不足，并未真正受到市场认可。
从软件角度看，我国在算法等技术方面仍然有所欠缺，当前，谷歌和Meta的人工智能算法开发框架占中国人工智能市场份额的90%以上。
7. 德国预算危机化解，对台积电英特尔设厂补贴不变
此前有消息称，德国预算危机可能对提供数十亿欧元投资补贴计划造成影响，日前德国官员证实，对台积电和英特尔的设厂补贴不变，强调全国都可从这些投资受益。
德国联邦法院11月15日判决，联邦政府将2021年抗疫预算资金挪用做“气候与转型基金（Climate and Transformation Fund）”的做法违宪，这笔协助转型低碳经济的基金规模达600亿欧元，导致德国政府的运作因预算缺口陷入危机。由于这笔资金也包含对半导体厂商设厂的补贴，因此业界担忧德国政府对台积电及英特尔的承诺是否会出现变化。
台积电计划在萨克森州（Sachsen）首府德累斯顿（Dresden）建设欧洲第一座工厂，投资规模超100亿欧元，德国政府承诺补贴50亿欧元；英特尔计划在马格德堡（Magdeburg）投资300亿欧元，可望获得99亿欧元补贴。
历经一个月的协商，德国政府化解了预算僵局，经济部次长卡尔纳（Michael Kellner）证实，对台积电和英特尔的建厂补贴不变。
8. 台积电首次提及1.4nm工艺
根据 SemiAnalysis 的Dylan Patel发布的幻灯片，台积电的 1.4 纳米生产节点正式称为 A14 。目前，台积电尚未透露计划何时开始 A14 及其规格的量产（HVM），但鉴于 N2 计划于 2025 年末、N2P 计划于 2026 年末，因此有理由猜测 A14 会在此之后推出。也就是介乎2027到2028年之间。
在功能方面，A14不太可能采用垂直堆叠互补场效应晶体管（CFET），尽管台积电正在探索该技术。因此，A14 可能会依赖该公司的第二代或第三代环栅 FET (GAAFET)——就像 N2 节点一样。
由于高数值孔径 EUV 光刻工具将掩模版尺寸减半，其使用将为芯片设计者和芯片制造商带来一些额外的挑战。
随着半导体工艺深入到5nm以下，制造的难度和成本日益增加。摩尔定律的物理极限大约在1nm左右，再往下就会面临严重的量子隧穿难题，这将导致晶体管失效。各大厂商在实际尺寸上采用的先进工艺仍有一定的余地，纸面上的1nm工艺仍可能存在。
ASML预计在2026年推出下一代EXE:5000系列，采用High NA技术提高光刻分辨率。但下一代EUV光刻机的售价将从1.5亿美元上涨到4亿美元以上，甚至可能会进一步增加，这对制造商的成本控制能力提出了很大的考验。
在另一项重大设计改革中，三星计划在 1.4nm 节点中添加纳米片，将纳米片的数量从三个增加到四个。通过增加每个晶体管的纳米片数量，1.4 纳米芯片将具有更高的开关能力和运行速度。此外，更多的纳米片可以更好地控制电流，从而减少热量产生和漏电流。
GAA 晶体管通过使用比 FinFET 更小的晶体管实现更高的速度，从而突破了 FinFET 的限制。GAA 晶体管架构与 FinFET 90% 相似，但其余 10% 的不同之处在于堆叠水平纳米片。与 FinFET 技术相比，纳米片晶体管在给定的占位面积内可提供更高的驱动电流。这种高驱动电流是通过堆叠纳米片获得的。
9. 投资100亿美元，IBM美光应材东京电子参与High NA EUV中心建设
当日，纽约州州长Kathy Hochul 宣布IBM、美光、应用材料（Applied Materials）、东京电子（Tokyo Electron ）等半导体行业的领导者建立合作关系，在纽约建立下一代半导体研发中心“奥尔巴尼半导体技术中心”。该合作伙伴关系将投入100亿美元资助建设一个尖端的High NA极紫外光刻中心——这是北美第一个也是唯一一个公有的High NA EUV中心——它将支持世界上最复杂和最强大的半导体的研究和开发
根据这一新举措，非营利性机构NY CREATES将在其奥尔巴尼纳米科技园购置并安装由ASML设计和制造的High NA EUV光刻设备，包括美光、IBM、应用材料、东京电子等在内的行业合作伙伴将使用这些半导体尖端设备。一旦此High NA EUV中心落成，将有助于该州定位为创新芯片技术的研发目的地。同时，该中心还将引入更多国际合作伙伴，包括全球知名研究机构，以及吸引来自世界各地的企业。
此外，这一合作关系将显著提高纽约州作为联邦国家半导体技术中心下确保锚定中心地位的领先候选人的地位，该中心有可能释放超过联邦政府出台的《芯片和科学法案》所募集110亿美元的资金规模。
10. 关于碳化硅这几张图值得研究
碳化硅是提高汽车电力传动系统性能、效率、封装和重量的重要技术手段，同时还能在系统层面上挖掘成本潜力。
莫大康：浙江大学校友，求是缘半导体联盟顾问。亲历50年中国半导体产业发展历程的著名学者、行业评论家。
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