最难的还是制造工艺。芯片的设计不难,华为的麒麟芯片就是买了arm的架构自己设计的。设计的时候5nm,7nm制程的都可以设计,但是实际量产的时候要生产出5nm和7nm制程的芯片就很难了。芯片的基底叫圆晶,在圆晶上才能加工制造各种电路元件,做成芯片。但是这个圆晶的生产要做到5nm和7nm的精度目前就只有荷兰的ASML公司生产的极紫外光光刻机可以实现。而目前ASML的光刻机国内一台都没有。国内最先进的圆晶代工厂中芯国际只能生产14nm的。没有最基础的芯片原材料圆晶,任何设计都是空谈。
国产芯片主要难在制造,而不是设计,因为缺乏必备的光刻机,设计的再好也制造不出来。 从米国禁止阿斯麦出售光刻机,而不禁止设计芯片的软件EDA就可以得出结论。国内芯片得设计能力并不差,从麒麟系列处理器就可以看的出来。自主设计麒麟系列处理器在性能上可以与高通骁龙和A系列相抗衡,就足以证明国内芯片设计者的实力是丝毫不差的。由此可知,国产芯片的难点,就在制造。
因为被阿斯麦禁售极紫外EUV光刻机后,中芯国际等公司就没有制造7纳米制程芯片的光刻机了,以至于麒麟系列高端的处理器只能找台积电了。只要中芯国际有极紫外EUV光刻机,那么麒麟系列高端处理器完全可以让中芯国际来代工。所以说,国产芯片的难点就在于制造,如何将一粒粒砂子,制造成为功能强大的顶尖处理器。
国内从事芯片设计的主要有HW,紫光这两大公司。2018年我国IC设计产业的总收入超过280亿美元,增速超过25%,未来几年内的增长速度会突破两位数。2017年,我国相关公司在全球IC设计市场的所占份额为27%(其中弯弯为16%,内地为11%)。所以说,我国的芯片设计实力位居全球第二,也没什么可反驳的。
目前来看,单纯依靠国内自研的光刻机,只能实现90纳米制程的芯片制造,与国际上领先7纳米制程,甚至5纳米制程相差较大。至于国产光刻机的相关配件是否完全由国内制造的也不好说。总而言之,没有最先进的光刻机,是无法制造最先进的硅基芯片的。目前来看,中芯国际14纳米制程的芯片良品率已经达到95%了,也就是说,可以量产14纳米制程的芯片了。当然,芯片的制造除了极为重要的光刻机之外,还有蚀刻机,光刻胶,激光晶圆切割机等等。而最近,5纳米的刻蚀机,激光晶圆切割机都取得了突破,也就是说,制约国内芯片发展的就剩下最重要的光刻机了。当然,这也是米国制裁的根本原因。
对于国内的芯片制造行业来说,就是硬件跟不上,毕竟巧妇难为无米之炊。即便IC设计公司,将芯片电路图设计的最顶尖,那没有制造设备,也生产不出来啊。由此可知,国产芯片的难点就在制造,而不是设计。等到国产光刻机赶上世界先进水平时,那时国内的IC设计实力也将得到较大的发展,双剑合璧,天下无敌!
我是真君,我来回答。
当前,关键设备和材料、设计、制造、封装和测试环节是中国芯片产业主攻的方向。值得一提的是,中国本土厂商除了要发展传统硅基芯片外,还应紧跟行业热点和技术趋势。比如,像GaN、SiC之类的化合物半导体,CPU、FPGA和MEMS传感器等高端芯片和技术。
近年来,中国每年进口的芯片的资金均超过2000亿美元,已经超过进口石油的消耗。正是因此,国家出台各种政策大力发展集成电路产业,还成立了集成电路大基金进行产业扶持。在发展过程中,不少公司选择了走技术引进的道路,通过和境外IC设计公司合资的方式,引进境外技术,并力争复制高铁、C919大飞机、辽宁号航母技术引进、消化吸收再创新的成功先例,争取解决中国CPU大量依然进口的困局,通过合资引进技术提升本土水平。
看了这张图,国人的心里并不轻松。核心技术是国之重器,最关键最核心的技术要立足自主创新、自立自强。市场换不来核心技术,有钱也买不来核心技术,必须靠自己研发、自己发展。另一方面,我们强调自主创新,不是关起门来搞研发,一定要坚持开放创新,只有跟高手过招才知道差距,不能夜郎自大。
芯片是电子 科技 和智能设备行业的心脏,重要性不言而喻。目前我国也出现了多家芯片生产商,最大的三家通信芯片设计公司分别是海思、展讯和中兴℡☎联系:电子,三家公司2017年的总收约为600亿元人民币。但是和国际芯片生产企业比较起来,我国的芯片行业规模小,技术不强。
2016全球前二十大芯片厂营收排名,其中美国有八家半导体厂入榜,日本、欧洲与台湾各有三家,韩国则有两家挤进榜。其中排名前三的企业是英特尔营收563亿美元,三星435亿美元,台积电293亿美元。中国最大的半导体公司华为海思以37.62亿美元的营收排名第19。作为我国最大的芯片厂商,华为海思麒麟的营收尚不及英特尔和三星的十分之一。同时,我国的芯片企业规模小,不能满足需求。
以手机芯片为例。除了华为手机使用自家芯片,小米部分手机使用旗下澎湃芯片,其他品牌如小米(绝大部分)、oppo、vivo只能进口高通、三星和联发科的芯片。集成电路和原油一起成为我国进口金额最大的两种产品,我国因为也被成为“缺芯少油”的国家。
2017年,我国集成电路进口3770亿个,比上年增加10.1%,进口金额17582亿元,占全年进口金额(12.46万亿元)的14.1%。原油进口金额11003亿元,占比8.8%。两者合计进口金额28595亿元,占比22.9%。因此被称为“缺心少油”并不夸张。
中国芯片产业当前有没有面临困难?答案是肯定的,中国芯片产业要继续发展,当前不仅面临困难,而且所面临的困难还有很多且很大。中国有句俗话说得好,“世上无难事,只怕有心人”。由此,中国芯片产业要进一步做大做强,关键其实不在于本土芯片厂商会面临多少且多大的困难,而是本土芯片厂商能不能找到哪怕一种有效的方法,从而解决目前以及今后所遇到的困难。
实际上,中国芯片产业要发展壮大,并最终达到能与国际一流同行竞争的实力,所面临的困难不是缺少了市场,而是缺少了技术,尤其是对核心技术的积累。
这里,不妨引用一组数据来作为例证。从2011年到2017年,中国芯片进口总额,基本上呈持续增长的态势,而中国芯片出口总额相对较稳定。换种说法可以是,全球每年的芯片产能,差不多一半供应给了中国。仅2017年,中国芯片进口总额又进一步上升到了2601亿美元,中国芯片出口总额尚不及670亿美元。
国芯片产业之困,不在于缺少了足够大的市场,而在于缺少了技术,特别是对核心技术的积累,加之国家和地方政府都已非常重视在本土发展属于自己的芯片产业。人人都应该懂的一个大道理,在过去、今天,还有未来,国家与国家之间,企业与企业之间在高 科技 领域中的竞争,归根到底还是人才与人才之间的竞争。
芯片我们认准的路,就得多出成果,先占了市场再说,或尽可能抢占技术高地,这样我们才能反败为胜。现在外企纷纷进入中国市场,要投入还是我们自己立项正式开始研究,这样我们的路才会走得更稳更长更有立足之地。
芯片(又称℡☎联系:电路、℡☎联系:芯片、集成电路)是指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。它作为智能电器的核心部件,芯片一直充当着“大脑”的位置。
据专业机构预测,今年中国芯片进口量将突破2,000亿美元(约12,185亿元人民币),远超一年石油进口的金额。作为全国芯片需求最为强劲、消耗份额居全国近七成的珠三角,却无一家先进的芯片制造厂。
中国芯片设计产业尽管奋起直追,涌现出了展讯、华为海思等逾500家企业,但中国芯片设计企业大多只是中低端设计。去年前十大集成电路设计企业总销售额仅为226亿元人民币,而排名全球第一的高通公司营业额已达131.8亿美元(约803亿元人民币),是中国前十大芯片企业总销售额的3.55倍。
中国芯之痛:中国核心集成电路国产芯片占有率多项为0,贸易逆差高达1657亿美元。
看似中国出了很多大型高 科技 企业,如海尔,华为之类的,每年也出口很多的电子产品。但是作为电子控制系统核心的芯片,80%以上都需要进口。
目前做一些简单工作的辅助芯片,几角钱一个,大概国产可以占到50%市场,这些芯片可替代性强。但是做复杂或者核心工作的芯片(比如电脑的CPU之类),从1元钱到成千上万元不等,几乎全部是进口,而且是系统中必不可少的。
02 芯片设计制造
大多数人只知道手机电脑、各行各业里面都要用到电子器件,单片机、数控装备、 汽车 都离不开芯片,但是说起芯片的设计制造,却只有少数人知道。
芯片的技术含量和资金极度密集,生产线动辄数十亿上百亿美金。此外,人才也是这个行业的稀缺资源。技术又贵又难、人才难以培养,少数几家大企业垄断了行业的尖端技术和市场。
芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序、晶圆针测工序、构装工序、测试工序等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段工序,而构装工序、测试工序为后段工序。
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。获得晶圆后,将感光材料均匀涂抹在晶圆上,利用光刻机将复杂的电路结构转印到感光材料上,被曝光的部分会溶解并被水冲掉,从而在晶圆表面暴露出复杂的电路结构,再使用刻蚀机将暴露出来的硅片部分刻蚀掉。
接着,经过离子注入等数百道复杂的工艺,这些复杂的结构便拥有了特定的半导体特性,并能在几平方厘米的范围内制造出数亿个有特定功能的晶体管。再覆盖上铜作为导线,就能将数以亿计的晶体管连接起来。
切割出合格晶片后报废的晶圆
一块晶圆经过数个月的加工,在指甲盖大小的空间中集成了数公里长的导线和数以亿计的晶体管器件,经过测试,品质合格的晶片会被切割下来,剩下的部分会报废掉。千挑万选后,一块真正的芯片就这么诞生了。
芯片制造难点
制约集成电路技术发展的有四大要素:功耗、工艺、成本和设计复杂度,其中光刻机就是一个重中之重,核心技术中的核心。
光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种:有用于生产芯片的光刻机;有用于封装的光刻机;还有用于LED制造领域的投影光刻机。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
高端光刻机号称是世界上最精密的仪器,分辨率通常在十几纳米至几℡☎联系:米之间,堪称现代光学工业之花,制造难度极大,全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML(镜头来自德国),日本Nikon(intel曾经购买过Nikon的高端光刻机)和日本Canon三大品牌为主。(ASML高端光刻机领域占据了全球90%的市场份额)
另一方面,中国集成电路制造工艺落后国际同行两代,预计于2019年1月,中国可完成14纳米级产品制造,同期国外可完成7纳米级产品制造。
长期代工模式导致设计能力和制造能力失配、核心技术缺失;投资混乱、研发投入和人才不足等问题,导致中国集成电路产业目前总体还处于“核心技术受制于人、产品处于中低端”的状态,并且在很长的一段时间内无法根本改变。
不是一个点,而且很多点,芯片技术涉及全行业数百家技术公司,全是顶级的那种,其中只是生产是这么多家,不包含设计
应邀回答本行业问题。
国内芯片的难点其实是在于前期没有足够的市场,也没有足够的资金进行研发,现在这种情况有了很大的改观。
芯片的生产,其实和其他的行业也没有特别大的差异。中国国内发展缓慢的原因,是因为没有足够的市场。
因为产业链可以全球采购,对于国内的一些企业而言,没有足够的市场去获得收入,也只能在这些低端的领域艰难的发展。
低端产品的利润就会很低,这也导致了这样的企业本身很难吸引资本的青睐。而也因为没有足够的资金,也很难吸引全球的人才,这里也包括一些中国的人才。
没有足够的人才,研发的速度也就会没有那么快。
现在华为被美国限制采购美国的元配件,以及使用美国的技术,这给了国内的芯片相关领域一个腾飞的机会。华为必须要加大对国内相关产业的扶持力度,而且也让很多企业看到了产业链全球化其实也不过是一个美丽的谎言。
现在有大量的国家资金投入,以及一些 社会 资金投入到了这个本来不吸引人的领域之中。
一个比较好的消息,原本中国只能生产90nm的光刻机,但是现在的实验室研发进度已经开始向11nm突破了,或许在年内就会有国产的11nm光刻机下线。
这对华为来说将会是一个好消息,现在华为虽然囤积了部分芯片,也只能满足1-2年的需要。
总而言之,国内芯片领域原本的问题其实就是没有市场、没有投资、没有人才,现在这种情况得到了完全的转变,未来中国芯片领域的发展是非常值得期待的。
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我认为国产芯片目前的难点在于制作工艺上。为什么这么说呢?我们从华为事件中来分析一下。
2020年5月15日,美国商务部制定了新的规定,凡是使用美国技术的半导体公司,向华为提供芯片供应,都必须拿到美国商务部的许可。
美国特朗普政府开始全面封锁华为芯片。
众所周知,华为海思早在十几年前就开始自研芯片,但是华为海思只是设计芯片,并没有制作芯片的能力,芯片代工都交由台积电、中芯国际等半导体代工厂生产。
从这一点,我们就可以看出芯片设计我们可以做到国产化,而高端芯片的生产,比如7nm一下,目前国产芯片还做不到。
中芯国际此前推进了N+1工艺制程,预计在今年第三季度量产,但是这个N+1制程也只能与台积电的第一代7nm工艺制程相提并论。要知道现在台积电已经可以量产5nm芯片了,3nm工艺预计明年将会试产。
纯国产芯,未来一定是靠中芯国际,但现在中芯国际由于买不到荷兰AMSL的EUV光刻机,所以也能到7nm就是极限了。
综上所述,国产芯片的难点在于制作工艺和高端设备上。我们只有先在光刻机上“破冰”,才能推动芯片的发展。
而国产光刻机目前只能用于90nm的芯片量产,与荷兰AMSL公司的EUV光刻机至少差距20年。
这才是国产芯片真正的难点。
中国的芯片产业目前处于一种很尴尬的境地:虽然设计水平达到了Intel中期的水准,但是上游绕不开IP供应商,下游又离不开代工厂。
以华为麒麟970为例,虽然称得上是自己设计的芯片,但是使用了ARM的架构和IP,意味着每块芯片都要需要支付版权费;同时,由于国内芯片晶圆厂的工艺水平相对落后(目前处在28nm到14nm的阶段),量产只能找台积电代工。
理论上讲,这其实也不能算是是什么难点,因为芯片行业的特性本来就高度依赖全球化和产业分工,苹果的芯片用的也是ARM的授权和台积电的代工,有什么配件造不出来,委托别家做,是每个芯片产商都会做的事情。
但是中国不能,原因大家都懂得!所以别人不是问题的事,到了我们这里就变成了障碍!让我心疼两秒钟.....
但是如果有一天国产芯片技术赶上了国外巨头的步伐,IP可以用自己的,制造和流片都达到一样的水准,中国芯片就能扬眉吐气了吗?
答案依然否定的。
归根到底,芯片不仅是硬件,更是整体生态。苹果电脑、安卓手机除了芯片以外,还有与之配套的操作系统和App。如果软件硬件生态的不完善,即使芯片造出来了,还是没有用武之地。
几十年的发展,消费电子行业早就形成了固定的“圈子”。PC系统一般搭配Intel的芯片架构和Windows操作系统,手机系统无论是苹果还是安卓用的都是ARM架构的芯片。
龙芯就是一个例子,虽然性能已经完全能够满足日常办公用途,但是缺乏相应的操作系统和应用软件导致的普及率依然很低,目前只能用在一些专业领域。
中国芯片产业如果想要达到世界顶级,除了芯片本身之外,还需要设计一个和中国芯片配合良好的操作系统。在此之上,APP也需要大量人力和金钱的投入。只有生态完善了,「中国芯」才真正获得了竞争力。
现阶段来说,主要是在制造工艺上被卡脖子。芯片制造最关键的一个东西就是光刻机,而光刻机目前来说是被荷兰垄断的。中美贸易战开打以后,中芯国际从荷兰订购的光刻机一直被卡脖子一直没送到中国。这一点就很难受,所以现在目前来说手机芯片上,唯一落后的就是制造工艺上,而关键一环就是光刻机。但我们对国产芯片也不用太过于严苛,毕竟我们起步确实太晚了,现在能追到这个地步,我觉得已经很不错了。嗯,目前来说也有一个好消息,上海光电所28纳米光刻机试产成功,这对我们国产芯片来说何尝不是一个好消息。
设计问题不大,主要在制造,其中制造设备如光刻机是关键,被各种封锁。
中国光刻机距离世界先进水平,还有较大的差距。
第一,目前全球最先进的光刻机,已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。
而ASML也不是自己一家就能够完成,而是国际合作才能实现的。其中,制造光源的设备来自美国公司;镜片,则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。
第二,中国进口最先进的光刻机,是7nm。
2018年,中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机,当时预交了1.2亿美元的定金。请注意,当时这台机器还没有交付,而是下订单。
但国内市场上,其实已经有7nm光刻机。在2018年12月,SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。
第三,目前国产最先进的光刻机,应该是22nm。
根据媒体报道,在2018年11月29日,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米。
请注意该报道的标题:“重大突破,国产22纳米光刻机通过验收。”
也就是22nm的光刻机,已经是重大突破。
22nm的光刻机,关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备,打破了传统路线格局,形成一条全新的纳米光学光刻技术路线,具有完全自主知识产权。”
有关报道中的“全新的技术”,也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下,实现的这一次技术突破
中国和世界顶尖光刻机制造还有很大差距。
华为麒麟受制于人,中芯国际不堪大用,澎湃芯片久不见进展,虎愤芯片勉强能用。
实用更是有很远的路要走。
大家放平心态。
中国光刻机历程
1964年中国科学院研制出65型接触式光刻机;1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩膜工艺;清华大学研制第四代分部式投影光刻机,并在1980年获得成功,光刻精度达到3℡☎联系:米,接近国际主流水平。而那时,光刻机巨头ASML还没诞生。
然而,中国在1980年代放弃电子工业,导致20年技术积累全部付诸东流。1994年武汉无线电元件三厂破产改制,卖副食品去了。
1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机。
1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。
1972年,武汉无线电元件三厂编写《光刻掩模版的制造》。
1977年,我国最早的光刻机GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。
1978年,1445所在GK-3的基础上开发了GK-4,但还是没有摆脱接触式光刻机。
1980年,清华大学研制第四代分步式投影光刻机获得成功,光刻精度达到3℡☎联系:米,接近国际主流水平。
1981年,中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。
1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年。
1985年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。
但是很可惜,光刻机研发至此为止,中国开始大规模引进外资,有了"造不如买”科技无国界的思想。光刻技术和产业化,停滞不前。放弃电子工业的自主攻关,诸如光刻机等科技计划被迫取消。
九十年代以来,光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年,这个技术非常关键,这直接导致ASML如此强势的关键。直到二十一世纪,中国才刚刚开始启动193纳米ArF光刻机项目,足足落后ASML20多年。
不要老是盯着光刻机,国产芯和美国芯的真正差距还是在专利和标准上!
许多人认为中国的芯片制造工艺不行,的确目前国产的光刻机只能达到90nm的精确度,国内最好的芯片代工厂中芯国际的工艺水平也只在28nm-14nm之间。但是芯片厂商完全可以找技术先进的代工厂,例如华为的麒麟970和苹果手机的芯片都是让台积电代工。从芯片制造环节本身来说,芯片制造属于产业链的下游,中国和美国都是外包的。
但是在上游的专利和标准上,由于 历史 原因(计算机是美国人发明的、集成电路行业也是发源于美国),基本上都掌握在美国以及它的盟友手上。例如Intel 在x86 框架指令集中就有着大量的专利作为自己的专利壁垒,其他国家如果没有专利授权的话去研发一款能运行Windows的自主CPU是绝无可能的。
同样在移动芯片领域中,ARM也占据了专利的上风。ARM本身不生产芯片,只是设计芯片的架构,靠着技术授权给其他半导体制造商就可以数钱数到手抽筋。
另外说芯片的发展,不得不提的就是操作系统。即使是绕过了专利搞出了一套新的芯片技术,性能还领先,但是没有操作系统的支持的话依然是没有用武之地,这就是为什么当年Windows+Intel联盟所向披靡的原因。中国前几年研发的自主CPU龙芯,其实性能已经达到了能用的程度,但是没有操作系统的配合,只能跑跑Linux,终究不能成为主流。
中国目前发展芯片的机遇在一些还没有制定标准的专用芯片领域,例如人工智能芯片等。另外,世界也是在不断变化中,现在占据领先不代表永远不会被赶超,℡☎联系:软和ARM的合作就试图挑战Intel的地位,中国目前也得到了x86架构的授权正在不断追赶。
最快多久才能赶超?有生之年肯定看得到!
这个问题问得好。
国产芯片落后了多少,从一些事件就能看出。
同样是前段时间,网上流传着紫光的内存条,一开始的DDR3大家说这是奇梦达当年倒闭时前的最后作品,后来的DDR4被证明用的是海力士的颗粒。而紫光自己到底有没有能力生产出内存颗粒一直是个迷。有的说下半年紫光就能生产出自己的DDR4颗粒,但目前来看紫光高层有波动,能否如期完工还是个问号。
然后就要说说我们Al芯片的骄傲寒武纪了。这个芯片商商很奇怪,他们的官网没有任何性能介绍,要知道就算是挖矿用的矿机芯片和顶级的FPGA芯片也都有性能介绍。而衡量Al芯片性能的参数就是半精度计算和深度计算能力,这些参数很普通,根本不是什么机密,那么他们为何不展示呢?
最后,我们的代工业务,中芯国际的核心业务是28nm工艺,14nm正在研制。而英特尔在2009年就成功操作出了同级别的32nm工艺。
我想从这几件事就能看出,我们落后人家至少十年!至于赶超,现在我们要什么没什么,难道要用口号去赶超?如果真能静下心来,十几年的差距也不是那么容易赶上的。我想等到二十一世纪中叶,我们应该能赶上去。
目前来看,国产芯片与美国芯片的差距到底在哪儿,我们最快要多久才能赶超呢?
一、近年中国芯片产业进步有目共睹,可与美国的差距到底有多大呢?
看完现状,我们再看追赶速度。根据美国官方组织统计的美国上市公司数据,美国芯片上市公司2019年的研发投入和资本支出总计717亿美元,从1999年到2019年,美国芯片上市公司整体资金总投入将近9000亿美元,而我们的国家大基金一期二期加起来也就3000亿人民币,差了一个数量级。
近年来,中国芯片产业的进步是有目共睹的,我们已经从中低端解决了有无问题,国产CPU已在国内获得应用机会,未来将在此基础上,不断迭代、不断升级,从有到好。
二、参观日韩芯片产业发展,我们是在没显著优势的情况下,就被美国打压了
回顾 历史 ,上世纪五六十年代,芯片是美国的天下,其实是没有日本韩国什么地位的,日本开始重视民族企业的发展,索尼,松下等企业才迅速发展。到了70年代末,日本芯片实力大大提高,能和美国扳手腕那种,同时以质量好,价格低的优势把美国产业打得落花流水。
同时,韩国三星在90年代发展起来,有韩国政府和美国的扶持,90年代末就超过日本美国,不过1997年亚洲金融危机,美国购买大量三星股票,占有量超50%。虽美国不直接干预三星内部事务,但三星大部分利润是被美国赚去了。可以说,三星就是美国的高级"打工仔",被美国控制住了。
讲了这么多 历史 ,我们可以看出:
结论就是:中国半导体是在没有建立显著优势的情况下,就被美国狠狠打压了,这一点与韩日不同,这意味着我们必须打破高耸的技术壁垒,前路艰难险阻啊。
三、最后,中国芯片产业什么时候能超过美国?这是个伪命题
如今看来,中国芯片产业并不是要超过谁,而是要满足谁。搞清楚这个问题,是芯片产业发展的核心问题;芯片产业不是奥林匹克竞赛,看谁的芯片技术好,发个金银铜铁奖牌;那满足谁?满足中国日益增长的芯片需求。
可是,面对这种巨大规模市场,芯片产能转移到中国,是未来十年的趋势,会有反复,但不会回头;没有人能够对抗不了经济运行的规律,只能顺势而为,不是逆势而行;中国的芯片行业是汪洋大海,不是小池塘,海纳百川,水大鱼大。
最后的话:所谓的芯片领先,绝对不单单是设备,更是其产业链
我们一定要明白一个道理:所谓的领先,绝对不单单是设备,更是其产业链;美国打击的也不仅仅是某一家,而是全部的产业链!曾经有位大佬画了一个图来解释在半导体产业链上我们与美国之间的巨大差距,看看这个图感觉挺好的。
差距有多大呢?
最近这两年我们大国崛起的声音越来越多,城市化水平越来越高,人均GDP越来越多。尤其是移动互联网,更是有了移动支付、共享单车这种走在前沿的创新,许多人都产生了一种错觉,中国 科技 突飞猛进终于可以吊打一切了。
但是, 事实是中国在国防技术相关的商业航空器、半导体、生物机器、特种化工和系统软件等核心技术领域,和美国差距在10年以上。 找点例子,大家感受一下。
来点手机行业的例子感受一下。
手机上常用的大猩猩玻璃的前身是康宁公司在20世纪60年代生产的,具防弹功能的特种玻璃。
Iphone里使用的Siri是美国国防部先进研究项目局2003年投资的CALO计划。
中国国产手机里的操作系统都是谷歌的安卓操作系统。
很多中国国产产品每年都要向 思科、高通、西门子、诺基亚等很多公司缴纳专利费。 尤其是高通公司,每一个智能手机都要向高通缴纳专利费,要知道高通是3/4G领域的奠基者,在全球通信领域具有垄断地位,也因垄断被发改委罚款60亿人民币。
华为 的麒麟970,技术架构是来自英国的ARM公司(现在是日本的)。芯片是台湾生产的,中国大陆没有生产能力 。
随便说点计算机领域的
计算机的核心--cpu,目前民用的只有两家intel和AMD ,遗憾的都是美国的, 由cpu引申出来的计算机主板芯片大多数也是这两家。你计算机里用的硬盘大多数都是美国的。 制作显卡芯片的目前两家最大----AMD和英伟达 ,他们也是美国的。
中国的BAT虽然是世界级的软件公司,但是主营业务不是卖广告就是搞 游戏 。
我们看一下美国的IT巨头都在干什么?苹果,当年自己开发了CPU和硬件芯片对抗Intel,自己做操作系统对抗℡☎联系:软和谷歌,然后自己攒手机卖,就挣得比世界其他IT公司都多;谷歌,虽然跟百度一样发小广告,但是人家并购并发展了youtube和安卓系统,搞无人驾驶 汽车 ,搞人工智能打败了围棋世界冠军,和NASA创办奇点大学;℡☎联系:软,虽然操作系统做的越来越烂,但℡☎联系:软在基础的软件编程平台、数据库、图像识别技术及各项开源软件都作出了杰出的贡献。亚马逊一家的云平台就占据了世界市场的50%。
而相比之下, 中国没有世界级的国产数据库,没有世界级的编程语言 。甲骨文给中国政府、如银行电信电力石油等央企提供一套数据库,便宜的几十万元,贵的更是数百万元。而 这些数据显示着中国的经济情况,国家机密的数据都躺在美国人的数据库上。 中国的企业始终致力于靠关系拿项目,而始终忽视了研发底层技术核心。在今天中国的市场环境下,没有一个中国公司具有美国公司那样高的视野和格局。
其他的是不想长篇大论的分析, 希望大家好好认清现实。现阶段实现芯片全部自主化、国产化,基本不可能,所以要做的只能是站在巨人的肩膀上,利用好最先进的资源和技术,全力发展自己,在不断追赶中减少差距。
cpu技术
cpu即中央处理单元(CPU)是计算机内的电子电路,通过执行指令指定的基本算术,逻辑,控制和输入/输出(I / O)操作来执行计算机程序的指令。 计算机工业至少从20世纪60年代初开始使用“中央处理器”。 传统上,术语“CPU”是指处理器,更具体地涉及其处理单元和控制单元(CU),将计算机的这些核心元件与外部组件(诸如主存储器和I / O电路)区分开。
美国掌握大量的芯片底层核心技术。
instruction set 指令集目前都是国外的。
A list of computer central processor instruction sets:
哪个是中国的,或者以上哪个是中国公司全掌握的?以上只是底层技术的一面。。。。
50年的差距,更多的是人才的差距
每一个人多学一些cpu知识,汇总起来可以加快缩小这个差距。
40万芯片人才缺口该怎么补上?
努力吧,少年老年们。
基于别人的房基去建设高楼大厦,别人要断你,不让你上和下,那你只能飞上楼和飞下楼了。
其实芯片行业或者是集成电路行业,整个范围是要比大家想的丰富的多的。芯片并不只有CPU,或者是NPU这些。我们用到的耳机,指纹识别,冰箱,电视,电梯等等都会用到大小不同功能不同的芯片,像电源所用的芯片,目前代工厂就可以满足国内需求。
真正存在巨大差距是高端芯片,总体来说就是 三方面差距:
设计差距
中国的经济体量巨大,所以我们不缺钱,我们缺的是什么?答案就是人才。首先要设计芯片,设计出来之后交给代工厂生产,设计芯片软件方面中国在世界上的占比为0%,国内目前芯片生产商最好的应该是中芯国际,最好的制程是 14纳米 ,而台积电跟三星今年7纳米就要要量产了。 中间差了二代 。
光刻上的差距
这主要就是光刻机的问题。光刻机目前美国处于垄断,造价和售价都是很贵的,每年量产不超过30台,国内目前只能购买国外淘汰掉的光刻机,绝大多数来源于日本。而且瓦森纳协议中,每过几年都会更新禁售列表,比如2010年90nm以下的设备都是不允许对中国销售的,到2015年就改成65nm以下的了,即便如此,我们购买二手光刻机还是需要美国的审批。
晶圆制备的差距
这方面我们差距其实不是很大,目前IC芯片的衬底都是硅,需要运用电子级硅制造硅碇,再将硅锭精细切割,而中国即使是一些低端的国产率较高的芯片,其中很大一部分野都是买的国外的晶圆,然后自己切割,不过随着国内集成电路的发展,晶圆切割其实已经能慢慢实现了。
中国已经错过了一个发展的黄金期,再想要追赶付出的代价将会非常大,而在未来,人工智能、深度学习的大浪潮下,传统的通用计算会很吃力,而眼下新的发展机遇又会到来。这次中兴事件警钟的敲响,让我们重新开始认识到机遇的重要性,开始研制的寒武纪AI芯片, 阿里达摩院规划的AI芯片都属于新领域芯片, 希望这次芯片发展的快车,我们不会再被落下。
首先任何技术都有一个技术积累阶段,还必须要有一个从原材料,到生产工具,与检测仪器仪表,最后在到生产组装配套完整的产业链。
今我国全民玩芯,学校成立芯片专业,将高精尖端技术玩成了速成技术,这本就不现实,为什么呢?事实上这只是骗国家的补贴,和企业学校玩政治秀,为什么呢?因为有些企业和学校,芯片长什么样子他们都不知道,又不是工地搬砖,靠人多力量大,就可快速完工。
我国玩高精尖端的技术,事实上不是缺人才,而是缺高精尖端的实验室,和实验室所需要的高精尖端的制造工具,和高精尖端精密的实验仪器仪表工具,和高精尖端高精密度的测试仪器仪表工具,这是一个国家高 科技 必须要掌握的技术,为什么呢?因为开发未来新根念技术,就必要开发新型的材料应用,而开发新技术和新型材料与原器件,都离不开高精尖端的制造工资,和实验与测试仪器仪表。
所以高精尖端芯片设计软件,才是我们的短板,还包括配套芯片的系统软,工业自动控制软件等,所以我们与美欧日的差距,真正意义上来说,没有形成完整的产业链。芯片设计软件,工业控制软件,高精尖端的精密工具,高精尖端的仪器仪表。每一个工序,都可卡我们的脖子。
所以全民各玩各的芯片,不但浪费资源,还不能统一技术标准,费吋费力还不一定成功。现我们需要的是组成,各类专业行业领域的科研攻关队,而不是开发队,为什么呢?因为开发技术永远是跟在别人后面追,所以我们需要的是研究研究生团队,比如高 科技 的材料研发,高精尖端的工具研发,高精尖端的仪器仪表研发,各类的工业和智能的控制软件研发,只有我们掌握了这些技术,我们的尖端 科技 才能完成,从研发到设计到生产完整的产业链。
凡是吹牛逼祸国殃民的所谓科学家和各类专家全部滚蛋。凡有责任心有担当的国家培养 科技 人员要有爱国之心向国家向全民立下军令状,保证在短期内研发出中国自主品牌的中国航空发动机和中国芯。所有中国科学家有谁敢站出来向国家和人民立下军令状?
多少年这个答案可能事关我们每个人了。芯片设计技术的提升需要市场试错和反馈,不是所有的bug都能在实验室里发现。市场上有人买有人用才能给手机企业,软件企业,包括芯片企业带来资金回笼(为研发再投入)以及更重要的市场对技术的验证(为下一步技术完善和研发方向提供宝贵意见及数据积累)。大家对当年刚用安卓手机时一天死n次机的情况应该还有印象吧,但那时没有更好的手机了,所以大家(市场)的包容度都很高,在大家的共同努力下,填平了当时设备各方面的研发投入(手机用的顺畅事关软硬件配合,及自身技术的成熟,当然也包括芯片,或者说芯片是最为复杂的部分)。
总之,要是大家愿意一夜回到从前,还能忍受一天司机n次,只用简单应用程序(现在的应用都比较复杂,用户体验好,但对硬件要求高),我觉赶超的时间会大大缩短,也许5-10年?所以,你愿意么?问的再具体点,在你可以选择更好而且便宜,只是用了国外芯片的手机的情况下,你会愿意选择完全国产,用自主芯片,但经常死机,如龟速的手机么?
(ps.我内心的答案是:我愿意买两部,肯定会有一部是纯国产的,哈哈!)
作为产品、成品,“国产芯片”与“美国芯片”曾经没有什么差距啊!
中国的华为芯片曾经与美国的高通芯片以及苹果芯片一样是高端的 。当时是世界上仅有的三大高端芯片,同样是7纳米、5纳米水平,同样使用了ARM架构、EDA软件,同样由使用ASML EUV光刻机及其它工艺设备和高端材料等的台积电代工出来。 就产品和成品而论,在过去,国产芯片已经赶上了美国芯片,只剩下何时超过的问题,而在当时看来,超过将无需太长时间。
国产高端芯片后来至今却面临着成品库存终将耗尽和可能绝版 2 个问题 。华为高层人已经公开地说明白了这 2 个问题,同时,又说了海思仍在研发世界领先的芯片、与ARM照样合作着,倒是没听到说与美国企业在EDA软件上的合作怎么样了,但该软件跟那个架构一样是获得永久授权的,尽管今后不再被提供升级服务,也能支持国产高端芯片的设计。由此可见,就当前而言, 这 2 个问题是出在高端代工上 ,台积电无法继续按照自己的意愿,用EUV光刻机来制造国产芯片,致使国产芯片的高端性不得不仅仅停留在设计阶段/环节,即国内高端芯片设计技术不再像过去那样进入了国际高端制造阶段/环节从而得到实现,显然, 国产芯片是在已经赶上了的情况下,超过美国芯片的时间将被美国及其盟国盟友给延长,而且将延长许多!
美国是拿什么东西把国产芯片超过美国芯片的时间给延长的? 一是不再给国产高端芯片设计提供EDA升级服务,二是不让给国产高端芯片设计提供高端架构服务、高端代工服务和高端工艺设备以及高端材料服务等,而代工服务中本也包括EDA服务。
美国是凭什么做到不再给和不让给这么多高端服务的? 是因为EDA工具为其本国的,而盟国盟友使用的高端架构、高端代工、高端设备、高端材料等当中则含有本国的技术, 因此便可知,首先去除美国技术是多么的必需!
美国为什么不再给和不让给国产高端芯片提供这么多的高端服务? 就是因为我们国内相关企业在这些服务上都还没有达到高端,芯片设计的前端和后端各环节都还没有达到高端,按分工不是由芯片设计企业和芯片制造企业负责的EDA软件或工具也不是高端的,且不说还没达到国产化, 由此就可知国产芯片与美国芯片的差距在哪儿了,差在我们国内已经建立起的技术链产业链以及供应链整体没有实现高端上,在高端上距离外国还远,而外国不止是美国,并且,美国也承认自己至少在高端芯片制造和高端光刻机制造上并不是强者 ,已经有了差距感和危机感,其它的国家和地区倒向来是跟美国一伙的,于是,国内唯一达到高端的芯片设计企业,在过去,只能接受美国及其盟国盟友所提供的不断升级的高端服务;在现在和未来的一个较长时期内,只能接受人家不再升级的高端服务,正因为如此,国产芯片超过美国芯片的时间必定会比过去长不少,实际上,连在芯片设计环节已经实现的“赶上”都会难以保持住,可能会变成“有差距”,毕竟得不到不断升级的国外高端服务了。好在!我们国内芯片行业正在实施全技术链全产业链以及全供应链升级行动,已呈现全面奋起、整体直追之势,相信终将弥补国产芯片与美国芯片的差距,不止弥补国产芯片高端设计可能出现的与美国高端芯片设计的差距,远远不止!
自媒体经常以“光刻机或者芯片各种新突破”为标题夺人眼球,结果呢?不了了了之罢了!作为世界最尖端的技术之一,哪有那么容易突破?虽然我们期待我们的科学家、企业、国家能够早日取得突破,但是我们也要正视艰难,我们只能一步一步向前迈进,脚踏实地研究创造!
作为平凡的我们,想要为国家做点贡献的话,请支持国货!请给 科技 人员、企业和国家多一点时间和经济力量!
国内好像做到7毫米5毫米,向3毫米进入?这已经很快了。大有后来者居上的趋势。也有绕过心片的路径。
我们都希望在核心技术上面自主掌握,不被掐脖子限制,但是半导体领域上面,最关键的一些环节,我们仍然没有实现自主,还需要用过进口来满足,其中光刻机,光刻胶,硅片平磨设备等等这些都还要靠买,自己的确还没有这方面实现自主,有国内的权威说过,我们想要达到世界现在的水平,按照现在的投入还需要15年左右的时间。
怎么说呢我们现在真正国产化的只有90纳米技术的光刻机,上海℡☎联系:电正在研制的28纳米光刻机,一直都有报道说会在年底推出来,但是现实却是已经这样说了好几个年头了,而且内部的人接受采访说,短时间内很难实现市场运用,现在还在进行各项功能的调试,这个过程需要很长的时间。
也就是说现在还在实验室里面,距离产能化运用还有很长时间,而且据说生产的速度也是不够快每小时只有75片,这样的速度远达不到厂商的要求,更重要的是一个大家一直兴奋的消息,那就是研究获得了光刻机的修正技术,这个是最近发布出来的让很多人振奋的消息。
这的确是一大发现突破,只是这个要运用到现实生产当中,短时间根本不可能,因为这个技术现在只是理论论证阶段,也就是说还只是在纸面上,还需要发表论文,而远没有真正的进行实验,就更谈不上说短时间运用出来了,所以这个技术在长远来看对我们是一大突破,但是在短时间来看对我们没有任何帮助。
也就是说我们在未来的十年之内,仍然无法真正的摆脱现在的情况,现在我们运用的90纳米以内的生产工艺都是国外的,我们自己的只是达到90纳米的级别,所以在理论技术领域论证得到突破是好事,但是现实中还需要认清现实,现在的我们在这上面仍然差距巨大。
以现在的情况来看,我们距离世界先进技术,至少在15年以上,这个数字属于最保守的估计,毕竟我们在进步别人也并没有停下脚步,所以我们现在需要的付出会更多,现阶段不得不接受的现实就是,在半导体领域上面,我们跟外国的差距仍然非常的巨大,这不是说理论上面的突破就能短时间改变的。
如果说我们国产28纳米技术的光刻机,能在五年之内投入市场,那就是值得让我们欣喜若狂了,虽然说28纳米技术,但是可以生产出来七纳米工艺的芯片,而且良品率还是比较高的,这个投入市场才是最真实的稍℡☎联系:改变现实,而光刻修正技术,现在只是理论阶段,离现实太远,理论上的突破可喜可贺,但是短时间没办法帮助我们改变眼前的现实。
近了,中国科学家只要团结一致,国产蕊片不出一年,最多二年面世。
举国之力,芯片指日可待
这点可以肯定,中国 科技 只要突破了,玩的都是先进,超越!只要是公开了,就离量产不远了。
科学技术是不能搞大跃进的!它是若干科学家技术人员长年累月辛勤付出,逐渐集累的成果!来不得半点虚假!要承认我们起步晚,和发达国家比差距还不小!
现在我们党和国家十分重视 科技 兴国,顷全国 科技 人员之力,赶追或超越世界先进水平。我们现在可以量产28,那么,不需很多年,中国会把芯片变成白菜价!
中国人会创造奇迹的?弯道超车,后来居上,后发先至。到时芯片白菜价。让制裁我们的后悔去,我相信我们的科学家,他们不会让国人失望。
其实,在芯片领域中国并非一事无成,芯片千万种,军用芯片,工业芯片,民用芯片,专用芯片,其中民用芯片又分千千万万,民用芯片以手机芯片最难,而最难的是设备,
残酷的现实再一次告诉我们:生于忧患,死于安乐!在美国这个强大的对手面前,中国要始终保持强烈的忧患意识,坚定不移地发展自已,久久为功,方能善作善成,丝毫都不能懈怠。芯片领域如此,其他领域亦如此!
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
在中国芯片制造被漂亮国“卡脖子”的时候,ASML总裁Peter Wennink曾经在一次科技会议上明确表示,“高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。”虽然说,皮特老板的话听起来不太顺耳,甚至有些打击我们的积极性和自信心,但是不得不说,人家能说出这一番话来,肯定是有人家的底气的。
ASML的皮特老板还说:“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。”据他介绍,许多企业专门为光刻机生产诸如镜头、反光镜和其他光学部件,目前为止,世界上的任何公司都不可能轻易地模仿制造。
实际上,许多网友对此言论是有些不屑一顾的,他们似乎觉得生产光刻机其实并不难,只要中国拿出当年自力更生地研发制造“两弹一星”的精神和意志来,那么,哪怕四处碰壁、困难重重,也一定能得偿所愿地制造出中国自主知识产权的光刻机来。
但是这样的说法,显然太过主观臆断。
无论如何,想要造出高精度、高可靠和高品质的光刻机,都不是一件容易的事。
就拿ASML公司来说,虽然是荷兰公司,但是背后却是美国资本的掌控。在全部数万个零部件中,有许多关键部件,都是来自美国和日本的高科技公司。而美国科技的领先,一方面是在大量资本投入下设计研发的先进,另一方面更是世界各国科技人才的趋之若鹜。
有财富、有资本,又有人才,点满了“科技树”的美国科技,自然在光刻机和芯片领域一往无前。
纵观短短几十年的芯片技术发展史,荷兰的ASML公司坚持技术整合,迎合客户需求,抓住了电脑、手机和数码产品水涨船高、突飞猛进的历史机遇,堪称是美日两国在半导体科技领域相互竞争的“幸运儿”。
就咱们国内的半导体行业来说,上海℡☎联系:电子的光刻机在2019年以前保持在90纳米左右,已经是国产光刻机的最高水平,但是在“卡脖子”事件之后,国产芯片制造产业显然得到了迅猛发展。据悉,上海℡☎联系:电子在两年内已经率先研发出28nm光刻机的先进技术,并有望尽快向企业交付。而中科院光电所已经研发出光刻分辨率达22nm的技术,但是研究归研究,想要量产出来,成千上万零部件的设计研发、制造整合,都会是层出不穷的大问题。
不管怎么说,上海℡☎联系:电子和中科院光电所能够研发出成熟可行的光刻机技术,值得我们每一个中国人庆贺,但是我们也要看到,国内光刻机和荷兰ASML光刻机,仍然有设计研发、零部件整合与制造工艺方面的巨大差距,而西方国家深耕细作几十年的技术壁垒和鸿沟,我们想要在两三年内寻求突破,无疑是比较困难的。
虽然说,研发国产芯片和研制国产光刻机是摆在华为“打工人”和我们每个中国人面前的“当务之急”,但是正所谓“欲速则不达”,在当前的形势下,我们既需要快马加鞭地加速追赶速度,也需要统筹兼顾国内半导体行业的发展现状。
或许等到某一天,咱们中国人就是“专治各种不服”,成功地凭借着顽强不屈的精气神和举国之力的众志成城,研发出了高精度光刻机,到那时候我们也必须牢记:再先进的光刻机,也是用来脚踏实地生产芯片,完善和改进我国的半导体产业链的,而不是摆出来“论功行赏”,给脸上“贴金”的。
因此,正常来说,就算是中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
如果心急火燎,抡圆了胳膊,一窝蜂地“大干快上”,很容易忽略科技发展的正常规律,反而会造成各种意想不到的问题。
但是就我个人来说,我当然希望光刻机的研发制造越快越好!
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