川普政府“坐立难安”敦促建厂!台积电有多“羡慕”英特尔?

Release time:2020-05-12
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5月11日,据路透社消息称,特朗普政府正在与英特尔和台积电等芯片制造商谈判,试图说服他们在美国建厂生产更多更先进的芯片。

  英特尔公关总监随后确认了上述消息,而英特尔副总裁更表示,英特尔非常认真地对待这件事,认为这是个很好的机会。

  由于越来越担心依赖亚洲作为关键技术的生产设施可能带来的影响,美国特朗普政府希望台积电、英特尔等芯片制造商在美国建设芯片代工厂,以实现芯片生产自给自足,此举最终可能导致苹果的部分A系列芯片在美国国内生产。


  英特尔工厂遍布世界各地,在美国、爱尔兰、以色列、中国等国家拥有晶圆厂;在中国、越南、马来西亚拥有封装测试厂。虽然在7nm、5nm等先进工艺上的探索稍微落后,但它毕竟是美国本地厂商的佼佼者。

  除英特尔外,台积电也在与美国商务部就美国工厂的建设进行谈判,但台积电发言人表示尚未做出最终决定。此前,华尔街日报也有报道台积电在与苹果公司就建工厂事宜进行谈判。

  台积电目前的工厂主要还是在台湾,包括最先进的7nm、5nm工厂。另外,在南京、上海也有工厂,南京工厂主要生产16nm芯片,除此之外,也有为美国生产军用芯片产品。根据台积电去年的财报,营收美国占比60%,中国大陆仍仅为20%,台积电对于美国的重要性不言而喻。

  总的来说,关于谈判的重点,对于英特尔是让其继续扩大美国生产,因为其部分芯片早已在美国生产布局,而对于台积电则是被希望建造其第一家美国芯片工厂。

  美国一批新的尖端芯片工厂致力于重塑整个行业,渴望获得投资激励,这标志着美国公司向亚洲扩张策略出现了变化,参与到更强劲的地区供应链中。

  疫情突显了美国官员和公司高管对供应链完整性的担忧,尤其担心对亚洲关键科技设施的依赖。其中,包括台积电等世界上主要的代工芯片制造商。

  据悉,实际上,关于芯片工厂发展计划的谈判已经进行了一段时间,但最近随着对亚洲供应链脆弱性和美国国防工业难以获得国内采购先进芯片的担忧加剧,谈判势头有所增强。

  美国政府此前曾向台积电施压,要求其在该国建立工厂,专门用于生产军方使用的敏感部件,比如战斗机和卫星部件。但似乎直到今年,台积电都没有将生产转移到美国的实际行动。

川普政府“坐立难安”敦促建厂!台积电有多“羡慕”英特尔?

  因为台积电选择在美国建厂并没有那么“香”。

  首先,是成本方面的压力。据了解,台积电在台湾的最新5nm芯片工厂的研发和建设投入耗资将超过240亿美元。台积电的策略一直是让晶圆厂尽量的集中,从而提升效率,可以选择在美国进行2nm制成芯片的生产,但是成本会比在亚洲生产高得多,这就要看美国政府会如何给予补贴了,甚至美国客户和州政府能帮助其承担建立工厂所需的数十亿美元的投资。

  然而这只是第一步,在美国建立芯片生产线的用时肯定比中国更长,况且现在美国的疫情会有更多次生影响。即便顺利建成也不可能短期能制造出iPhone,苹果等客户还必须对现有的成熟供应链做出重大改变。将生产从亚洲转移到美国,谈何容易。

  以上种种就能解释,台积电对于在美建厂问题其实是不够积极的,甚至是典型的“三不主义”。近日,台积电CEO刘德音谈论这个问题时就指出,在美国建厂取决于三个条件——符合经济效应、成本有优势、人员及供应链要完备。

  虽然此次谈判主要对象是英特尔和台积电,但也有关于三星的讨论。据《华尔街日报》透露,为了吸引潜在的政府客户,部分美国官员也想帮助三星扩大在美国的代工制造业务。

  三星半导体的主要工厂都在韩国,比如生产7nm芯片的华城工厂。另外也有10nm西安工厂以及负责测试封装的苏州工厂。虽然在美国也已有工厂,但规模较小以14nm制程为主。

  据了解,虽然美国政界以及科技大佬普遍认为,美国需要提高在国内制造芯片的能力,但目前形势复杂,他们对如何准确地向前推进该计划也有分歧。美国已经有几十家半导体工厂,但只有英特尔有能力制造最优质的芯片,然而主要为“自产自用”,其他公司只能靠台积电或三星生产10nm或以下芯片。

川普政府“坐立难安”敦促建厂!台积电有多“羡慕”英特尔?

  近年来,美国芯片制造商放弃了在国内建设尖端芯片工厂,因为它们的成本过高,加上短开发周期意味着优势持续时间短。与此同时,亚洲其他国家的政府也投入了大量资金,发展本国的制造业。

  SIA总裁也表示,半导体对美国的经济韧性和国家安全至关重要,因此美国加大对国内芯片行业的投资毋庸置疑。中国和其他国家正在大举投资,美国需要做更多的事情来迎接挑战。

  对此,据知情人士透露,美国政府各部门有做更多国产芯片制造的研究,考虑公私合作来保证微电子产品的安全供应,税收抵免还是现金补贴,或两者结合都有可能。美国行业组织半导体工业协会也将建议美国政府斥资数百亿美元成立新基金,以推动国内芯片投资。

  芯片产业以往都是美国公司制约全球,今天却反过来哀求供应链伙伴。新冠疫情再次敲响供应链中断的警钟,这可急坏了特朗普政府,再次尝试说服关键公司将部分生产转移到美国,以减少在关键技术上对中国等亚洲工厂的依赖。但想要轻易把整条产业链搬过去,带动本土就业,防止产业空心化,哪有这么简单?


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2026-01-04 16:10 reading:313
芯片Layout中的Guard Ring是什么?
  在芯片设计中,Guard Ring(保护环) 是一种环绕在敏感电路或器件(如模拟电路、高精度器件、存储器单元、I/O驱动器等)周围的版图结构,形成关键的“隔离带”。它的核心使命是提高电路的可靠性、性能和抗干扰能力,是复杂芯片(尤其是混合信号芯片、高可靠性芯片)成功量产的关键因素之一。  Guard Ring的物理构成  Guard Ring并非单一结构,而是由多个精心设计的物理组件协同构成:  1衬底接触环  采用高掺杂的P+区域(P型衬底)或N+区域(N型衬底/深N阱)。其核心作用是提供到半导体衬底的低阻连接。它能有效收集衬底中不需要的少数载流子,防止其干扰被保护电路,稳定衬底电位,减少衬底噪声耦合,并为潜在寄生电流提供泄放路径。  2阱接触环标题  采用高掺杂的N+区域(N阱)或P+区域(P阱)。它提供到阱的低阻连接点,稳定阱电位并收集阱中产生的少数载流子。在双阱工艺中,N阱接触环本身就能阻挡衬底中的少数载流子(空穴)进入N阱。  3隔离结构  通常指浅沟槽隔离或深沟槽隔离。它在物理上分隔保护环内外的区域,阻止表面漏电流路径,增加载流子从外部扩散进入保护区域的难度,是防止闩锁效应的关键物理屏障。  4连接线  通过通孔和金属层将衬底接触环和阱接触环连接到指定电位(VSS或VDD)。确保这些连接具有极低的电阻至关重要。  Guard Ring的核心作用  Guard Ring通过其物理结构实现多重关键保护功能:  1防止闩锁效应  这是Guard Ring最核心的作用。闩锁效应由芯片内部寄生的PNPN结构意外触发引发,可导致大电流、功能失效甚至芯片烧毁。Guard Ring通过提供低阻的阱和衬底接触,有效收集触发闩锁的寄生载流子,在其达到触发浓度前将其泄放。同时,隔离结构增加了载流子横向流动的阻力。它对包含NMOS和PMOS相邻放置的电路(如CMOS反相器、I/O驱动器)的保护尤为关键。  2抑制衬底噪声耦合  芯片上不同模块(尤其是数字模块与敏感的模拟/射频模块)工作时产生的噪声会通过公共硅衬底传播。连接到干净VSS的衬底接触环作为一个低阻抗的“汇”,能吸收和分流试图进入保护区域的衬底噪声电流,为被保护电路提供局部的“安静地”,显著降低噪声干扰。  3阻挡少数载流子注入  芯片某些区域(如开关状态的NMOS源/漏、反向偏置的PN结)可能向衬底注入少数载流子(电子或空穴)。这些载流子扩散到敏感区域(高阻节点、存储节点、精密基准源)会引发漏电流、电压偏移或数据错误。Guard Ring(尤其是反向偏置的阱接触环,如N阱环接VDD阻挡空穴)能收集这些扩散载流子,阻止其到达敏感区域。  4提高器件隔离度与可靠性  在需要高隔离度的应用(如RF电路、混合信号电路)中,Guard Ring有助于减少相邻器件间通过衬底的串扰。通过综合防止闩锁、减少噪声干扰和漏电流,Guard Ring显著提升了被保护电路的长期工作可靠性和稳定性。  设计与实现考量  Guard Ring的设计需结合具体工艺和电路需求:  必要性:为MOS器件提供衬底/阱电位(Bulk端)的Guard Ring是必不可少的。用于隔离噪声或防止Latch-up的Guard Ring则需评估实际需求(是否存在噪声源或对噪声敏感)。  结构选择:根据保护对象(PMOS/NMOS/DNW器件)选择对应的NWring、PSUBring或DNWring结构。其版图实现需严格遵循特定工艺的设计规则(Design Rule),例如有源区(AA/OD)与注入层(SP/PP/SN/NP)的包围关系、接触孔(CT/CONT)的尺寸和间距、金属层(M1)的连接等。  增强防护:有时会采用双层Guard Ring结构,以进一步降低阱/衬底的寄生电阻压降,增强隔离效果,更有效地降低Latch-up风险。  面积权衡:添加Guard Ring必然增加芯片面积。设计时必须在防护效果和成本(面积)之间进行仔细权衡。  Guard Ring是芯片版图设计中基础而关键的防护结构。其本质是通过在敏感电路周围精确构建阱接触环、衬底接触环和隔离结构,并将它们连接到合适的电源/地网络,共同形成一个高效的载流子收集阱和噪声隔离带。它从根本上防止了致命的闩锁效应,有效抑制了衬底噪声耦合,并阻挡了有害的少数载流子注入,从而极大提升了芯片的鲁棒性、性能和可靠性。
2025-10-30 14:49 reading:583
全球首款,我国芯片研制获重大突破!
  据《科技日报》报道,近日,清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破,成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”,标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果在线发表于学术期刊《自然》。  科研团队基于智能光子原理,创新提出可重构计算光学成像架构,将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性,团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算,最终研制出“玉衡”芯片。“玉衡”光谱成像芯片概念图。图片来源:清华大学  “玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米,却可在400—1000纳米的宽光谱范围内,实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像,能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息,其快照光谱成像的分辨能力提升两个数量级,突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的长期瓶颈,为高分辨光谱成像开辟了新路径。  方璐表示,“玉衡”攻克了光谱成像系统的分辨率、效率与集成度难题,可广泛应用于机器智能、机载遥感、天文观测等领域,以天文观测为例,“玉衡”的快照式成像每秒可获取近万颗恒星的完整光谱,有望将银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内,凭借微型化设计,它还可搭载于卫星,有望在数年内绘制出人类前所未有的宇宙光谱图景。
2025-10-16 14:25 reading:566
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