近日,小米在15周年战略发布会上正式推出首款自研3nm芯片“玄戒O1”,标志着我国芯片设计能力迈入全球第一梯队。这款芯片基于台积电第二代3nm工艺(N4P)制造,集成了190亿个晶体管,性能指标超越高通骁龙8 Gen3,单核跑分最高达3017分,多核成绩突破9264分。玄戒O1采用创新的十核四丛集架构,包含2颗3.9GHz的Cortex-X925超大核、4颗3.4GHz性能核以及4颗能效核,搭配16核Immortalis-G925 GPU,支持AI算力达44TOPS,甚至优化了影像处理能力,在ISP和NPU技术上实现了与苹果A18 Pro的竞争。

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然而,这一成就背后隐藏着关键矛盾:小米仅完成了芯片的自主设计,而制造环节完全依赖台积电的代工。玄戒O1的3nm工艺制程由台积电完成,内地尚无企业具备先进制程的量产能力。小米集团董事长雷军坦言,玄戒O1的研发投入高达135亿元,团队规模超过2500人,但“芯片制造需要全球产业链协作”。这一现实揭示了我国芯片产业的现状——设计能力已跻身世界前列,但制造环节仍是“卡脖子”的短板。

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一、华为的教训:设计领先与制造断层的矛盾

华为的遭遇为这一矛盾提供了历史注脚,2020年的时候,华为海思设计的麒麟9000芯片采用5nm工艺,性能对标同期的高通骁龙888,但因美方制裁导致台积电断供,最终被迫停留在7nm至14nm制程。2025年,华为昇腾910C AI芯片虽通过架构创新(如“超节点+集群”设计)弥补单芯片性能不足,但其良品率仅40%,远低于商业化要求的70%,仍需依赖中芯国际的N+2工艺(等效7nm),这一对比凸显出我国芯片产业的“两极分化”:

一,设计能力跨越式发展:小米玄戒O1和华为麒麟系列证明,我国企业已掌握3nm至5nm的尖端设计技术,甚至在AI芯片、车规级芯片等细分领域实现差异化突破。

二,制造能力滞后两代以上:国内最先进的中芯国际仅能量产14nm芯片,7nm工艺仍处于风险试产阶段,且依赖美方设备和技术授权。华为轮值董事长徐直军直言:“中国半导体工艺落后,这是必须面对的严峻现实。”这种割裂的根源在于芯片制造的复杂性。一颗3nm芯片的诞生需要跨越设计、光刻、蚀刻、沉积、封装等1000多道工序,涉及材料、设备、工艺的全球协作。而我国在光刻机、EDA工具、高纯度材料等关键环节仍受制于人。

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三、根本原因还是我国在中高端光刻机领域存在短板

解决芯片制造问题的核心在于突破光刻机技术,尤其是EUV(极紫外)光刻机和先进DUV(深紫外)光刻机。目前,全球最先进的EUV光刻机由荷兰ASML垄断,其最新型号NXE:3800E单价超过3.5亿美元,且受相关限制无法出口至我国,而这具体体现在以下三个方面。

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1,EUV光刻机:难以逾越的高墙

EUV光刻机是7nm以下芯片制造的必需品,但其技术壁垒极高。ASML的EUV设备包含超过10万个零件,核心部件如光源(美国Cymer)、光学镜头(德国蔡司)均对我国禁运。尽管上海微电子宣布研发28nm光刻机,但其分辨率(65nm)和套刻精度(8nm)仍落后于ASML的同级产品(57nm、4.5nm)。清华大学虽攻克EUV光源原理,但商业化落地仍需十年以上。

2,DUV光刻机:国产替代的曙光与局限

在成熟制程领域,我国通过“DUV+多重曝光”技术实现了14nm芯片量产,但这一技术成本高、良率低。ASML为了压制中国自主设备,针对性地推出NXT:1470等低端DUV光刻机,其性能略优于国产设备,进一步挤压本土企业的市场空间。2025年,ASML在我国市场保有超过1400台光刻机,占据成熟制程设备的垄断地位。

3,产业链的连锁效应

光刻机的滞后拖累了整个芯片制造生态,例如,国产刻蚀机(中微半导体)、薄膜沉积设备(北方华创)虽已达到5nm水平,但因缺乏配套的光刻机,难以形成完整的先进制程产线。华为海思前高管指出:“没有EUV,中国芯片制造的天花板就是7nm。”

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三、写在最后

小米玄戒O1的量产是我国芯片产业的“高光时刻”,也是“至暗时刻”的序章。它证明了我国企业的设计能力已站在世界前沿,但制造环节的短板让这一成就如同空中楼阁。华为的教训表明,缺乏自主制造能力的设计领先是脆弱的。未来,我国芯片产业需在两条战线同时突破:

短期来看:利用成熟制程(28nm及以上)扩大市场份额,通过“超节点集群”“Chiplet”等架构创新弥补单芯片性能不足。

长期来看:集中攻克光刻机、EDA工具、半导体材料等“硬骨头”,构建全自主产业链。

正如雷军所言:“造芯艰难,但坚持到底就是胜利。”这场关乎国家科技命运的战役,注定是一场需要数十年投入的持久战。唯有将设计优势转化为制造实力,我国才能真正实现从“芯片大国”到“芯片强国”的跨越。