新聞 > 科教 > 正文

看完這個 你還會不會無知高喊快造出「愛國芯」

在中國和「外國」這兩國的較量中,究竟哪一國更佔上風?有說中國吊打外國,有說外國輕鬆把中國摁在地上摩擦,雙方都列舉了林林總總的例子,整得我們吃瓜群眾一臉懵逼。

這個問題很有意思,答案出奇簡單:錢!

一塊300mm直徑的晶圓,16nm工藝可以做出100塊晶片,10nm工藝可以做出210塊晶片,於是價格就便宜了一半,在市場上就能死死摁住競爭對手,賺了錢又可以做更多研發,差距就這麼拉開了。

說個題外話,中國軍用晶片基本實現了自給自足,因為咱不計較錢嘛!可以把晶片做的很大的。

另外,越大的矽片遇到雜質的概率越大,所以晶片越大良品率越低。總的來說,大晶片的成本遠遠高於小晶片,不過對軍方來說,這都不叫事兒。

可別把「龍芯」和「漢芯」混為一談

第三:設計與製造

用數以億計的器件組成如此龐大的電路,想想就頭皮發麻,所以晶片的設計異常重要,重要到了和材料技術相提並論的地步。

一個路口紅綠燈設置不合理,就可能導致大片堵車。電子在晶片上跑來跑去,稍微有個PN結出問題,電子同樣會堵車。

這種精巧的線路設計,只有一種辦法可以檢驗,那就是:用!大量大量的用!

現在知道晶片成本的重要性了吧,因為你不會多花錢去買一台性能相同的電腦,而晶片企業沒了市場份額,很容易陷入惡性循環。

正因為如此,晶片設計不光要燒錢,也需要時間沉澱,屬於「燒錢燒時間」的核心技術。

既然是核心技術,自然就會發展出獨立的公司,所以晶片公司有三類:設計製造都做、只做設計、只做製造。

半導體是台灣少有的仍領先大陸的技術了,基於兩岸實質上的分治狀態,所以中國大陸和台灣暫且分開表述。

早期的設計製造都是一塊兒做的,最有名的:美國英特爾、韓國三星、日本東芝、意大利法國的意法半導體;中國大陸的:華潤微電子、士蘭微;中國台灣的:旺宏電子等。

外國、台灣、大陸三方,最落後的就是大陸,產品多集中在家電遙控器之類的低端領域,手機、電腦這些高端晶片幾乎空白!

後來隨着晶片越來越複雜,設計與製造就分開了,有些公司只設計,成了純粹的晶片設計公司。如,美國的高通、博通、AMD,中國台灣的聯發科,大陸的華為海思、展訊等。

挨個點評幾句。

大名鼎鼎的高通就不多說了,世界上一半手機裝的是高通晶片;

博通是蘋果手機的晶片供應商,手機晶片排第二毫無懸念;

AMD和英特爾基本把電腦晶片包場了。

台灣聯發科走的中低端路線,手機晶片的市場份額排第三,很多國產手機都用,比如小米、OPPO、魅族。不過最近被高通乾的有點慘,銷量連連下跌。

華為海思是最爭氣的,大家肯定看過很多故事了,不展開。除了通信晶片,海思也做手機用的麒麟晶片,市場份額隨着華為手機的增長排進了前五。個人切身體會,海思晶片的進步真的相當不錯。

展訊是清華大學的校辦企業,比較早的大陸晶片企業,畢竟不能被人剃光頭吧,硬着頭皮上,走的是低端路線。前段時間傳出了不少危機,後來又說是變革的開始,過的很不容易,和世界巨頭相差甚多。

大陸還有一批晶片設計企業,晨星半導體、聯詠科技、瑞昱半導體等,都是台灣老大哥的子公司,產品應用於電視、便攜式電子產品等領域,還挺滋潤。

還有一類只製造、不設計的晶圓代工廠,這必須得先說台灣的台積電。正是台積電的出現,才把晶片的設計和製造分開了。

2017年台積電包下了全世界晶圓代工業務的56%,規模和技術均列全球第一,市值甚至超過了英特爾,成為全球第一半導體企業。

晶圓代工廠又是台灣的天下,除了台積電這個巨無霸,台灣還有聯華電子、力晶半導體等等,連美國韓國都得靠邊。

大陸最大的代工廠是中芯國際,還有上海華力微電子也還不錯,但技術和規模都遠不及台灣。

不過受制於台灣詭譎的社會現狀,台積電開始佈局大陸,落戶南京。這幾年台資、外企瘋狂在大陸建晶圓代工廠,這架勢和當年合資汽車有的一拼。

大陸的中芯國際具備28nm工藝,14nm的生產線也在路上,可惜還沒盈利。大家還是願意把這活交給台積電,台積電幾乎拿下了全球70%的28nm以下代工業務。

美國、韓國、台灣已具備10nm的加工能力,最近幾個月台積電剛剛上線了7nm工藝,穩穩壓過三星,首批客戶就是華為的麒麟980晶片。

這倆哥們兒早就是老搭檔了,華為設計晶片,台積電加工晶片。

說真的,如果大陸能整合台灣的半導體產業,並利用靈活的政策和龐大的市場促進其進一步升級,我們追趕美帝的步伐至少輕鬆一半。

第四:核心設備

晶片良品率取決於晶圓廠整體水平,但加工精度完全取決於核心設備,就是前面提到的「光刻機」。

光刻機,荷蘭阿斯麥公司(ASML)橫掃天下!不好意思,產量還不高,你們慢慢等着吧!

無論是台積電、三星,還是英特爾,誰先買到阿斯麥的光刻機,誰就能率先具備7nm工藝。沒辦法,就是這麼強大!

日本的尼康和佳能也做光刻機,但技術遠不如阿斯麥,這幾年被阿斯麥打得找不到北,只能在低端市場搶份額。

阿斯麥是唯一的高端光刻機生產商,每台售價至少1億美金,2017年只生產了12台,2018年預計能產24台,這些都已經被台積電三星英特爾搶完了。

2019年預測有40台,其中一台是給咱們的中芯國際。

既然這麼重要,咱不能多出點錢嗎?

第一:英特爾有阿斯麥15%的股份,台積電有5%,三星有3%,有些時候吧,錢不是萬能的。

第二,美帝整了個《瓦森納協定》,敏感技術不能賣。

有意思的是,2009年上海微電子的90納米光刻機研製成功(核心部件進口),2010年美帝允許90nm以上設備銷售給中國。

後來,中國開始攻關65nm光刻機,2015年美帝允許65nm以上設備銷售給中國,再後來美帝開始管不住小弟了,中芯國際才有機會去撿漏一台高端機。

不過咱也不用氣餒,咱隨便一家房地產公司,銷售額輕鬆秒殺阿斯麥,哦耶!

重要性僅次於光刻機的刻蝕機,中國的狀況要好很多,16nm刻蝕機已經量產運行,7-10nm刻蝕機也在路上了,所以美帝很貼心的解除了對中國刻蝕機的封鎖。

在晶圓上注入硼磷等元素要用到「離子注入機」,2017年8月終於有了第一台國產商用機,水平先不提了。離子注入機70%的市場份額是美國應用材料公司的。

塗感光材料得用「塗膠顯影機」,日本東京電子公司拿走了90%的市場份額。即便是光刻膠這些輔助材料,也幾乎被日本信越、美國陶氏等壟斷。

2015年至2020年,國內半導體產業計劃投資650億美元,其中設備投資500億美元,再其中480億美元用於購買進口設備。

算下來,這幾年中國年均投入130億,而英特爾一家公司的研發投入就超過130億美元。

論半導體設備,中國,任無比重、道無比遠啊!

第五:封測

晶片做好後,得從晶圓上切下來,接上導線,裝上外殼,順便還得測試,這就叫封測。

封測又又又是台灣的天下,排名世界第一的日月光,後面還跟着一堆實力不俗的小弟:矽品、力成、南茂、欣邦、京元電子。

大陸的三大封測巨頭,長電科技、華天科技、通富微電,混的都還不錯,畢竟只是晶片產業的末端,技術含量不高。

(按:最新的消息,紫光29.18億台幣入股第一封裝大廠日月光:占股30%)

04.說說我們的中國芯

說起中國晶片,不得不提「漢芯事件」。2003年上海交通大學微電子學院院長陳進教授從美國買回晶片,磨掉原有標記,作為自主研發成果,騙取無數資金和榮譽,消耗大量社會資源,影響之惡劣可謂空前!以致於很長一段時間,科研圈談芯色變,嚴重干擾了晶片行業的正常發展。

矽原料、晶片設計、晶圓加工、封測,以及相關的半導體設備,絕大部分領域中國還是處於「任重而道遠」的狀態。

那這種懵逼狀態還得持續多久呢?根據「燒錢燒時間」理論,掐指算算,大約是2030年吧!

國務院印發的《集成電路產業發展綱要》明確提出,2030年集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平,一批企業進入國際第一梯隊,產業實現跨越式發展。

當前,中國晶片的總體水平差不多處在剛剛實現零突破的階段,雖然市場份額微乎其微,但每個領域都參了一腳,前景還是可期待的。

05.晶片的極限在哪裏

文末,習慣性抱怨一下人類科技的幼稚。

晶片,作為大夥削尖腦袋能達到的最高科技水準,其基礎的能帶理論竟然只是個近似理論,電子的行為仍然沒法精確計算。

再往大了說,別看現在的技術紛繁複雜,其實就是玩玩電子而已,至於其他幾百種粒子,還完全不知道怎麼玩!

晶片加工精度已經到了7nm,雖然三星吹牛說要燒到3nm,可那又如何?

你還能繼續燒嗎?1nm差不多就是幾個原子而已,量子效應非常顯著,近似理論就不好使了,電子的行為更加難以預測,半導體行業就得在這兒歇菜。

燒錢也好,燒時間也罷,燒到盡頭就是理論物理。基礎科學除了燒錢燒時間,還得燒人,燒的異常慘烈,100個高智商,99個都是墊腳石!

工程師可以半道出家,但物理學家必須科班出身,基礎科學在中國被忽視了五千多年,如今每年填報熱度還不如耍戲的。

不能光折騰電子了,為了把中微子也用起來,咱趕緊忽悠,哎,不對,是呼籲更多孩子學基礎科學吧!

責任編輯: 夏雨荷  來源:「報人劉亞東」公眾號 轉載請註明作者、出處並保持完整。

本文網址:https://hk.aboluowang.com/2019/0209/1243853.html