中芯国际 7nm 工艺的良率突破

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一、引言：中芯国际 7nm 工艺发展背景

 

 

 

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中芯国际作为中国大陆技术最先进、规模最大的晶圆代工企业，在全球半导体产业链中扮演着举足轻重的角色。截至 2025 年上半年，中芯国际在全球晶圆代工市场的份额已攀升至 6%，位列全球第三、国内第一。公司拥有 3 条 8 英寸与 7 条 12 英寸生产线，形成了覆盖全球的制造网络，其中 12 英寸生产线主要生产高级逻辑芯片和其他复杂集成电路。

中芯国际（SMIC）在先进工艺良率方面进展，以下是具体情况：

• 7nm 工艺：等效 7nm 工艺良率超 90%，进入小批量试产阶段。
• 14nm 工艺：良率突破 90%，性能接近台积电 16nm 水平，能够支撑国产 AI 训练芯片量产。
• 28nm 工艺：良率提升至 98%，单位成本较国际大厂低 20%，适配中低端芯片大规模代工需求。

 

在当前国际环境下，中芯国际的技术发展路径具有特殊的战略意义。面对无法获取 EUV 光刻机的限制，中芯国际采用 DUV 多重曝光技术实现先进工艺突破，这一技术路线虽然工序比 EUV 复杂 30%，成本高 50%，但为公司提供了一条技术追赶的可行路径。中芯国际坚持 "成熟制程饱和攻击 + 先进制程迂回突破" 的战略，在成熟制程市场建立成本优势，同时积极推进先进制程技术研发。

本报告将重点分析中芯国际 7nm 工艺的良率进展情况，深入探讨其技术路径、产业影响以及面临的挑战。通过对最新数据的梳理和分析，为读者提供一个全面了解中芯国际 7nm 工艺发展现状的视角。

二、中芯国际 7nm 工艺技术路径分析

2.1 "等效 7nm" 工艺的技术定义与实现方式

中芯国际的 7nm 工艺采用了独特的技术路径。公司的 N+2 工艺（等效 7nm）采用 DUV 多重曝光技术，在无法获取 EUV 光刻机的情况下实现了技术突破。根据行业数据，N+2 工艺相比 14nm 制程，性能提升 35%，功耗降低 50%，逻辑面积减少 70%，SoC 面积减少 55%。

从技术参数来看，N+2 工艺的晶体管密度达到每平方毫米 8000 万，虽然不及台积电 7nm 的 1.02 亿，但比其 10nm 工艺高出 15%。该工艺的核心突破在于将鳍片间距压缩至 22nm，相比台积电 7nm 的 20nm 仅差 10%。

中芯国际在 N+1 和 N+2 工艺的研发过程中借鉴了 IMEC 在多重图形化技术和工艺优化方面的经验，但同时也进行了大量自主开发，形成了具有自身特色的技术路线。这种技术路径的创新为中芯国际在没有 EUV 设备的情况下实现先进制程突破提供了可能。

 

 

 

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2.2 DUV 多重曝光技术的应用与挑战

中芯国际采用 DUV 多重曝光技术实现 7nm 工艺，这一技术路径面临着诸多挑战。根据中芯国际工程师透露，完成单层图案需要四次曝光，导致生产周期延长至台积电同级的 1.7 倍，光刻胶消耗量增加 60%。

具体而言，在 7nm 制程中，浸润式 DUV 需要 5 个掩模版配合多重曝光技术，而 EUV 仅需要 1 个单次曝光。按掩模版数量和工艺步骤来计算，EUV 光刻机的效率约为浸润式 DUV 的 3 到 5 倍。这种技术路径的差异直接影响了生产成本和生产效率。

中芯国际的 DUV 多重曝光技术虽然在技术上可行，但面临着成本高、工艺复杂的挑战。每片晶圆的加工费比 EUV 工艺高出 34%，但政府补贴可以抵消 22% 的成本差异。尽管如此，这种技术路径为中芯国际在设备受限的情况下实现技术突破提供了重要支撑。

2.3 与标准 7nm 工艺的技术对比

中芯国际的等效 7nm 工艺与国际标准 7nm 工艺在多个方面存在差异。从晶体管密度来看，中芯国际 N+2 工艺的晶体管密度为 8000 万 / 平方毫米，而台积电 7nm 工艺的晶体管密度为 1.02 亿 / 平方毫米，中芯国际的密度约为台积电的 78%。

在性能方面，根据行业数据，N+2 工艺相比 14nm 制程性能提升 35%，功耗降低 50%。但与台积电 7nm 工艺相比，N+2 工艺在 3GHz 频率下，每瓦性能比台积电 7nm 低 19%。

在生产效率方面，中芯国际的 N+2 工艺由于采用四重曝光，生产周期是台积电同级工艺的 1.7 倍，光刻胶消耗量增加 60%。这导致了生产成本的显著上升，但中芯国际通过技术优化将线宽控制误差缩小到 ±2nm，优于国际标准的 ±3nm。

三、7nm 工艺良率数据深度验证

3.1 官方披露的良率数据与进展

中芯国际 7nm 工艺的良率数据在官方渠道披露有限，但从多个渠道可以获得相关信息。根据雪球网的深度研究报告，中芯国际的 7 纳米工艺已于 2024 年开始 "风险量产"，2025 年二季度这部分收入占比达到 12%。

从产能规划来看，中芯国际计划到 2027 年将 7 纳米及以下工艺总产能提升至 8 万片 / 月。保守估计，到 2025 年底，中芯国际的 7 纳米及以下工艺总产能将达到 4.5 万片 / 月，2026 年增加到 6 万片 / 月，2027 年进一步提升至 8 万片 / 月。

值得注意的是，中芯国际在其 2025 年第二季度财报中并未直接披露 7nm 工艺的具体良率数据。财报显示，公司 2025 年 Q2 营收为 22.09 亿美元，毛利率为 20.4%。从营收结构来看，先进制程（14nm 及以下）的收入占比在逐步提升，但具体到 7nm 工艺的占比信息有限。

3.2 第三方机构评估与媒体报道

第三方机构和媒体对中芯国际 7nm 工艺良率的报道存在较大分歧。Evertiq 引用 Digitimes 的报道称，中芯国际使用多重图案技术的 7 纳米工艺良率低于 50%，远低于 90% 的行业标准，但该报道认为技术正在快速改进。

Nikko 资产管理公司的报告提到，媒体报道华为旗舰 Ascend 910C AI 芯片采用中芯国际 7nm 工艺生产，良率为 40%，这使得大规模制造相对有利可图。该报告还指出，华为与中芯国际合作，自 2025 年中期以来提高了 7 纳米制造工艺的良率。

Invezz 的报道显示，华为计划 2026 年生产约 60 万片 Ascend 910C 芯片，是 2025 年产量的两倍。加上系列中的其他型号，总生产可能达到 160 万片。这些估计包括库存中持有的库存，并考虑了制造良率，即通过质量检查的功能芯片的比率。

然而，也有一些报道提到更高的良率数据。雪球网的一篇分析文章提到，中芯国际 7nm 工艺良率达到 85%。但这一数据的来源和可靠性需要进一步验证。

3.3 数据差异原因分析与可靠性评估

不同来源对中芯国际 7nm 工艺良率数据存在显著差异，主要原因包括以下几个方面：

首先，"7nm 工艺" 的定义可能存在差异。中芯国际的 N+2 工艺被定义为 "等效 7nm"，其技术参数与标准 7nm 工艺存在差异，这可能导致不同机构对良率的评估标准不同。

其次，不同产品的良率可能存在差异。华为 Ascend 910C 芯片的良率为 40% 的报道可能仅针对特定产品，而不是通用的 7nm 工艺平台良率。不同复杂度和规格的芯片在相同工艺平台上的良率可能存在显著差异。

第三，数据来源的权威性和时效性不同。Evertiq 引用的 Digitimes 报道和 Nikko 资产管理公司的报告可能基于不同时期的信息，而半导体行业的技术发展迅速，良率数据可能在短期内发生较大变化。

第四，评估标准的差异。不同机构可能采用不同的良率计算方法，包括最终测试良率、晶圆良率、功能良率等，这些差异可能导致数据的不一致。

从可靠性角度评估，官方披露的数据（如风险量产状态、收入占比等）具有最高的可信度。第三方机构的评估需要结合多个来源进行交叉验证。考虑到中芯国际 7nm 工艺仍处于风险量产阶段，良率数据可能存在较大的波动性，需要持续关注后续进展。

四、与国际先进水平的对比分析

4.1 台积电、三星 7nm 工艺良率对比

台积电在 7nm 工艺方面处于全球领先地位。根据 EETOP 论坛引用的媒体报道，台积电 7nm 芯片的良率已提升至 93.5%，5nm 芯片良率达到 80%。台积电早在 2017 年就率先进入 7nm 时代，并从 2018 年 4 月开始大规模量产，其 N7 产品采用 DUV (深紫外光) 193nm 浸没式 ArF 技术。

三星的 7nm 工艺良率表现相对较低。根据不同来源的数据，三星 7nm 工艺良率在 65%-80% 之间。EETOP 论坛的数据显示三星当前 7nm 良率约为 80%，而其他报道称三星 7nm 良率约为 65%，明显低于台积电的 80% 以上。

从量产时间来看，台积电在 2018 年 4 月开始 7nm 大规模量产，三星在 2018 年 10 月宣布量产 7nm EUV 工艺，但实际量产时间晚于台积电约 4 个月。中芯国际的 7nm 工艺（N+2）从 2024 年开始 "风险量产"，比台积电晚了约 6 年，比三星晚了约 5.5 年。

 

 

 

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4.2 技术成熟度与生产效率对比

在技术成熟度方面，台积电的 7nm 工艺已经非常成熟。到 2020 年底，台积电在 7nm 节点上就获得了超过 200 个新产品流片 (NTO)，累计生产 7nm 芯片超过 10 亿颗。台积电的 N7 工艺有两种 Cell 方案，分别对应低功耗与高性能，其中低功耗 N7 每平方毫米百万晶体管为 91.2，高性能 N7 每平方毫米百万晶体管为 65。

三星的 7nm 工艺采用 EUV 技术，减少了 20% 的光罩流程，实现了 40% 面积缩小、20% 性能增加与 55% 的功耗降低目标。WikiChip 的数据显示，三星 7nm LPP HD 高密度 cell 方案的晶体管密度在 95.08 MTr/mm²，而 HP 高性能方案的晶体管密度则在 77.01 MTr/mm²。

中芯国际的 N+2 工艺在技术成熟度方面仍有较大提升空间。该工艺的晶体管密度为 8000 万 / 平方毫米，相当于台积电 7nm 的 78%。在生产效率方面，中芯国际的四重曝光技术导致生产周期是台积电同级工艺的 1.7 倍，光刻胶消耗量增加 60%。

4.3 设备限制对技术发展的影响

EUV 光刻机的缺失是中芯国际面临的最大技术瓶颈。EUV 光刻机是实现 7nm 及以下先进制程工艺的关键设备，而中芯国际由于受到国际政治因素的影响，无法获得 EUV 光刻机，这严重制约了其在先进制程工艺上的研发和生产能力。

从设备成本来看，一台 EUV 光刻机的价格约为 1.5 亿美元，是 DUV 光刻机的 3 倍左右。虽然 EUV 设备价格昂贵，但其在 7nm 工艺中的效率优势明显，能够显著降低生产成本。

中芯国际通过技术创新部分解决了设备限制问题。公司开发了特殊的算法，将老款 DUV 设备的精度提高了 40%，在一定程度上缓解了没有 EUV 的压力。更重要的是，中芯国际通过 DUV 多重曝光技术实现了 5 纳米工艺的突破，虽然成本较高，但为技术追赶提供了可能。

在设备国产化方面，中芯国际取得了一定进展。2025 年，国产设备在中芯国际产线的渗透率显著提升，例如刻蚀设备的国产化率从 2023 年的 15% 提高到 2025 年的 30%，北方华创的 12 英寸刻蚀机已用于量产线。

 

 

 

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五、产业影响与战略意义评估

5.1 对中国半导体产业链的带动作用

中芯国际 7nm 工艺的突破对中国半导体产业链产生了重要的带动作用。在设备领域，北方华创的刻蚀机已获中芯国际 5 亿元订单，用于 7nm 产线改造。更令人瞩目的是，国产光刻胶企业彤程新材的 KrF 胶料在 7nm 工艺验证中缺陷率降至 0.03 个 / 平方厘米，比日本产品低 15%。

在材料领域，虽然 12 英寸硅片的国产化率不足 20%，但中芯国际正在测试沪硅产业的测试片，预计 2024 年可替代 30% 进口量。上海新昇的硅片纯度达到 11 个 9（99.999999999%），虽比国际顶尖差一个数量级，但通过浙江金瑞泓的退火工艺补偿和有研半导体的掺杂技术优化，使 N+2 工艺的器件迁移率提升至台积电 7nm 工艺的 92%。

在制造协同方面，中芯国际能实现 7nm 量产，背后离不开和设备、材料企业的配合。公司 28nm 工艺良率达 95%，高压驱动芯片量产填补国内 AMOLED 驱动芯片空白，等效 7nm 工艺良率超 90%，进入小批量试产阶段。

5.2 在 AI 芯片、5G 等关键领域的应用前景

中芯国际 7nm 工艺在 AI 芯片领域具有重要应用价值。华为的 Ascend 系列 AI 芯片是中芯国际 7nm 工艺的重要应用。华为昇腾 910C 芯片采用中芯国际 7nm 工艺制造，其 FP16 算力达到 256TFLOPS，INT8 算力达到 512TFLOPS。

根据 Invezz 的报道，华为计划 2026 年生产约 60 万片 Ascend 910C 芯片，是 2025 年产量的两倍。加上系列中的其他型号，总生产可能达到 160 万片。华为还计划推出新的 950DT 芯片，预计在 2026 年底推出，生产目标约为 10 万片，该芯片将采用四颗芯片封装在一个芯片组中的设计。

在 5G 芯片领域，中芯国际 7nm 工艺为华为 5G 芯片的生产提供了重要支撑。华为 Mate 60 Pro 手机搭载的麒麟 9000S 芯片被业界普遍认为采用了中芯国际的 N+2 工艺（等效 7nm），正是通过 DUV 多重曝光实现。

在汽车芯片领域，中芯国际的 40nmBCD 工艺通过 AEC-Q100 认证，用于比亚迪、蔚来的电池管理系统；28nmHKMG 工艺也在汽车电子领域得到应用。公司还在开发面向 L4 市场的高阶自动驾驶多域融合平台 SOC 芯片，算力将达到 400 TOPS 以上，采用 7nm 制程。

5.3 对国家半导体战略安全的意义

中芯国际 7nm 工艺的突破对国家半导体战略安全具有重要意义。在当前国际环境下，中芯国际承载着中国半导体自主可控的战略使命，其 28nm-7nm 成熟及特种制程芯片能满足中国 90% 以上的芯片需求（汽车、家电、物联网、基站等）。

中芯国际的技术突破实现了 "技术自主"，打通了从设备、材料到制造的全产业链国产化，确保在中国需要的时候，能有 "备胎" 顶上去。这种能力的建立对于应对国际技术封锁具有重要的战略价值。

在政策支持方面，中国政府通过税收优惠、大基金三期等政策支持半导体产业，中芯国际作为国产代工龙头直接受益。2025 年，中芯国际计划投入 60 亿美元（约合 420 亿元人民币）用于先进制程研发和扩产能，其中 70% 用来搞先进制程研发和扩产能，30% 升级老工艺设备。

中芯国际还开创了 "合资建厂 — 国资分担风险 — 盈利后回购" 的商业模式，大基金等曾分担中芯北方初期 60% 资本开支（总投资 72 亿美元），待产线盈利（折旧后毛利率超 35%）后通过 A 股发行回购股权，实现 "风险共担、收益独享"。

六、技术发展前景与挑战分析

6.1 向 5nm 及更先进节点的发展路径

中芯国际在向更先进制程发展方面制定了明确的路线图。根据雪球网的深度研究报告，中芯国际的 5 纳米工艺良率已从初期 35% 提升至 60%-70%，接近台积电初期的 SF3 良率水平。2025 年年底，中芯国际计划开始小批量试生产 5 纳米工艺产品。

中芯国际通过 DUV 多重曝光技术实现了 5 纳米工艺的突破，虽然工序比 EUV 复杂 30%，成本高 50%，但为技术追赶提供了可能。据报道，中芯国际的 5 纳米工艺良率已达到 92%，计划在 2025 年底进行小批量试生产。

在更长远的发展规划中，中芯国际正在探索 3D 封装等替代技术路线。公司联合中科院微电子所开发 3D 封装技术，可将 7 纳米芯片性能提升至等效 5 纳米水平，成本仅为 EUV 工艺的 1/5。这种先进封装技术有望成为中芯国际在无法获取 EUV 情况下的重要技术突破点。

6.2 潜在技术瓶颈与应对策略

中芯国际在先进制程发展中面临多重技术瓶颈。首先是设备限制，中芯国际订购的 ASML 高端 DUV 光刻机仍有 17 台滞留在荷兰港口，目前生产线上国产设备占比仅 37%，关键环节如离子注入机、量测设备仍需进口。

其次是专利壁垒。在 7nm 工艺中必须使用的环绕式栅极（GAA）技术，三星拥有超过 2400 项相关专利，中芯国际若强行突破可能面临巨额索赔。这一问题在向 5nm 及更先进节点发展时将更加突出。

第三是成本控制压力。中芯国际通过 DUV 多重曝光技术实现的 5nm 工艺，生产成本比台积电高 50%，良率仅为国际水平的 1/3。这种成本劣势在市场竞争中将面临较大挑战。

面对这些挑战，中芯国际采取了多项应对策略。在设备方面，公司积极推进设备国产化，2025 年国产设备在产线的渗透率显著提升。在技术方面，公司通过算法优化将老款 DUV 设备的精度提高 40%，在一定程度上缓解了设备限制。

在专利方面，中芯国际在多重曝光领域专利申请量达 412 件，超过三星同期数量，这为公司在相关技术领域的发展提供了一定的专利保护。

6.3 成熟制程优化与特色工艺发展策略

面对先进制程的技术挑战，中芯国际采取了 "成熟制程饱和攻击 + 先进制程迂回突破" 的双轮驱动策略。在成熟制程方面，公司 2025 年 12 英寸晶圆产能将达 76.5 万片 / 月（等效 8 英寸），其中 28nm 及以上成熟制程占比超 70%，主要用于汽车电子、物联网、工业控制等领域。

中芯国际在成熟制程领域构建了强大的竞争优势。其独创的 "三箭齐发" 技术路线，集成度提升 30%，良率达 99.2%，垄断国内电源管理芯片市场。这种聚焦使成熟制程营收占比达 75%，2024 年 28nm 收入同比增长 67%，成为业绩增长主引擎。

在特色工艺方面，中芯国际发展了多个具有竞争力的平台。公司的 40nmBCD 工艺通过 AEC-Q100 认证，用于比亚迪、蔚来的电池管理系统。28nmHVCMOS、40nmAMOLED、CIS/ISP 等特色工艺平台也在快速发展。

中芯国际的智慧在于将工艺优势转化为定价权。通过 AEC-Q100 认证的 0.18μm eFlash 工艺，单片溢价 15%。这种策略使公司能够在成熟制程市场获得更高的利润率，为先进制程研发提供资金支持。

七、结论与展望

中芯国际 7nm 工艺良率进展体现了中国半导体产业在技术封锁环境下的创新突破能力。通过 DUV 多重曝光技术，中芯国际成功实现了等效 7nm 工艺的技术突破，虽然在良率、成本、效率等方面与国际先进水平仍存在差距，但为中国半导体产业的自主发展开辟了重要路径。

从良率数据来看，目前存在较大的信息差异，从 40% 到 90% 以上不等，这种差异反映了技术发展的动态性和评估标准的多样性。考虑到中芯国际 7nm 工艺仍处于风险量产阶段，良率的波动性较大，需要持续关注后续进展。

中芯国际 7nm 工艺的突破对中国半导体产业链产生了深远影响，带动了设备、材料、设计等相关领域的技术进步，为 AI 芯片、5G 通信、汽车电子等关键应用提供了重要支撑。在国家战略安全层面，这一突破增强了中国应对技术封锁的能力。

展望未来，中芯国际在向 5nm 及更先进节点发展的道路上仍面临设备限制、专利壁垒、成本控制等多重挑战。但通过技术创新、设备国产化、特色工艺发展等策略，中芯国际有望在成熟制程市场建立更大优势，同时在先进制程领域实现渐进式突破。

对于产业发展而言，建议关注以下几个方面：一是持续跟踪中芯国际 7nm 工艺良率的官方披露数据，以获得更准确的技术进展信息；二是关注设备国产化和材料本土化的进展，这将直接影响中芯国际的技术发展能力；三是关注下游应用市场的需求变化，特别是 AI、5G、汽车电子等领域对先进制程芯片的需求增长；四是关注政策环境的变化，包括国家大基金投资、税收优惠、产业政策等对中芯国际发展的支持力度。

总体而言，中芯国际 7nm 工艺良率进展是中国半导体产业发展的重要里程碑，体现了在逆境中创新突破的产业精神。虽然与国际先进水平仍有差距，但随着技术不断成熟和产业链协同发展，中芯国际有望在全球半导体产业中发挥更加重要的作用。

 

 

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参考文献链接

中芯国际 7nm 工艺的良率突破