眾所周知,芯片是世界上最難掌握的核心技術(shù)之一,也是衡量國家科技實力的重要標準之一。目前,中國在芯片的研究和生產(chǎn)領(lǐng)域跟其他國家有著巨大差距。那是什么原因造成這樣的局面呢?
中國近幾十年來對外改革開放,經(jīng)過了第一次、第二次甚至是第三次的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的帶動,科技領(lǐng)域也得到了高速的發(fā)展,其中包括計算機、軍事、工業(yè)、能源等領(lǐng)域。有很多人發(fā)出這樣的疑問,為什么一個國家能造原子彈、航母、天宮一號、神6,卻造不出一個“小小的芯片”呢?
為何“造芯”那么難?我們?nèi)奔夹g(shù)?資金?人才?政策扶持?就這些問題,今天我們結(jié)合中國國情及產(chǎn)業(yè)行情來分析下背后的原因。
01
中國芯片產(chǎn)業(yè)落后的原因
任正非曾表達過這樣的觀點:
“修橋和修房子已經(jīng)是常態(tài),只要有錢就可以,但芯片這東西不行,要有數(shù)學家、化學家、物理學家才可以,中國只有在這些方面下功夫,才能讓中國芯片在國際上擁有一席之地。”
高端芯片的制作一直處于瓶頸狀態(tài),我們芯片設(shè)計的工具,用的是國外的EDA軟件,就連中國最好的芯片設(shè)計公司華為海思量產(chǎn)的工藝雖然已經(jīng)達到了14nm,但是相比臺積電5nm制作工藝來說,我們的差距還是很大的,而且生產(chǎn)的良品率也非常低,一般只有25%左右,這對整個芯片設(shè)計來說,無疑是一種巨大的浪費。
芯片生產(chǎn)大致分芯片設(shè)計、芯片制造、芯片封測三大環(huán)節(jié)。
中國1380家芯片設(shè)計企業(yè)中,80%以上企業(yè)年營收少于1億。雖然這類企業(yè)的整體營收增速達到13.4%,但因為中國晶圓廠的代工產(chǎn)能無法滿足芯片設(shè)計高漲的需求,導致缺口一直在擴大。沒有國家的統(tǒng)一戰(zhàn)略、各企業(yè)各自為戰(zhàn)。
雖然海思沖進了全球前10,但也只是第10;芯片代工上,因為受制于***,只能在14nm做文章,而臺積電和三星已向5nm進發(fā)。現(xiàn)如今的華為只是攻克了芯片的設(shè)計問題,關(guān)于芯片制造的方法還不成熟。
02
芯片有那么難產(chǎn)?
技術(shù)研發(fā)有三條鐵則:研發(fā)就是燒錢燒時間,這是根本;有需求或者認為有需求才會投入研發(fā),這是動機;研發(fā)第一步必然是探究已有的同類技術(shù),俗稱山寨。
把任何一種技術(shù)不斷拆解,大概就分為這么幾個方面:設(shè)計、材料、生產(chǎn)設(shè)備,而設(shè)備本身也可以歸結(jié)為設(shè)計和材料,所以歸根結(jié)底,技術(shù)能力可以籠統(tǒng)地理解為材料能力加設(shè)計能力。
需要大量時間才能熬出來的技術(shù),只能慢慢去追趕。在工藝材料這一關(guān),很難突破。比如說,作為“工業(yè)之母”的高端機床,只能仰望日本德國瑞士。最大的限制就是材料,高速加工時,主軸和軸承摩擦產(chǎn)生熱變形導致主軸抬升和傾斜,刀具磨損導致的誤差,等等,所以加工精度極高的活,我們還是望“洋”興嘆。
做芯片的原材料是高純度硅。用于太陽能發(fā)電的高純硅要求99.9999%,全世界超過一半是中國產(chǎn)的。但是,芯片用的電子級高純硅要求99.999999999%(11個9),幾乎全依賴進口。
把70億個晶體管在指甲蓋大小的地方組成電路,其難度可想而知!一個路口紅綠燈設(shè)置不合理,就可能導致大片堵車。電子在芯片上跑來跑去,稍微有個結(jié)點出問題,電子同樣會堵車。所以芯片的設(shè)計異常重要,重要到了和材料技術(shù)相提并論的地步。
03
華為的芯片之“根戰(zhàn)爭”
美國對中國是打的一場“根的戰(zhàn)爭”。所謂的根的戰(zhàn)爭,就是關(guān)于核心的戰(zhàn)爭,就是可以釜底抽薪,一勞永逸的戰(zhàn)爭。
就算你全球出貨量全球第一,一年不到就有可能被掐住命運咽喉。這就是技術(shù)之根的力量,它掌握著最終命脈。
現(xiàn)在沒有一家可以離開美國的原生技術(shù),一些國外的企業(yè)(包括臺積電)斷供華為雖然損失了一個重要客戶,但如果違背美國的規(guī)定遭受的可能是“滅頂之災”。
即使是臺積電這樣TOP1的全球芯片制造龍頭,基礎(chǔ)材料依然來自于美國AMAT、LAM公司,同樣“操控于”美國之手。
最近一個多月以來,華為的每一個動作都引起廣泛關(guān)注。
從最早猜測華為將自建晶圓廠轉(zhuǎn)型IDM模式起,到后來網(wǎng)上熱傳華為招聘***工藝工程師,再到華為“瘋狂挖人”,還有“松山湖會戰(zhàn)”、“南泥灣項目”,一直到刷屏的“塔山計劃”,所有的線索都指向了最初的猜測——華為將自建非美技術(shù)芯片生產(chǎn)線。
塔山計劃,是指華為預計在年內(nèi)建設(shè)完成一條“完全沒有美國技術(shù)”的45nm的芯片生產(chǎn)線,以應對當前國際形勢下,臺積電等芯片代工廠無法為華為代工生產(chǎn)芯片的困境。
華為與相關(guān)合作伙伴還在探索建立28nm的自主技術(shù)芯片生產(chǎn)線。具體的合作伙伴包括上海微電子、沈陽芯源(芯源微)等等國內(nèi)等數(shù)十家企業(yè)。
雖然45nm與臺積電的5nm工藝制程相差了多少代,但是,簡單的“去美國化”四個字就需要付出極大的努力去克服。
客觀上講,建成一條完全排除美國技術(shù)自主45納米芯片的生產(chǎn)線有很大的困難,但是,畢竟有很多企業(yè)在朝這個方向努力,加快了整個***的進程。
04
齊心協(xié)力打造“中國芯”
不過,我們還是有希望的,中國的優(yōu)勢向來是“舉國體制”。舉一國之力,來突破一件大事。就像前面所說的需要國家的統(tǒng)一戰(zhàn)略,才能打造一個健全的電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
芯片生產(chǎn)不僅僅關(guān)系到電腦、手機生產(chǎn),不僅事關(guān)華為一家企業(yè)。幾乎在今天所有需要利用電子計算的任何領(lǐng)域,都需要芯片的生產(chǎn)和設(shè)計,大到火箭的發(fā)射,小到汽車駕駛,更不用說未來的人工智能。
中國芯片行業(yè)已經(jīng)擁有了走向成功的眾多因素:無數(shù)從海外回流的頂級人才,不斷壯大的國產(chǎn)工程師隊伍,卓越民企等樹立的標桿機制,國家充沛且持續(xù)的資金支持。
目前,國內(nèi)芯片公司掀起集體上市潮,且上市之路都一路綠燈。這基本坐實了中國在芯片領(lǐng)域全方位、全生態(tài)布局的基本思路。也通過現(xiàn)實證明了未雨綢繆的必要性。
行業(yè)中市值突破千億企業(yè)也不在少數(shù),它們在各自的領(lǐng)域,以領(lǐng)頭羊的身份引領(lǐng)著中國芯片產(chǎn)業(yè)崛起。基于中國在5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等“新基建”的全面帶動,中國的芯片市場將迎來一輪爆發(fā),并推動中國芯片生態(tài)的整體進步,我們將拭目以待!
原文標題:中國高端芯片國產(chǎn)化的堅信之路
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