中國現在的芯片制作離美國日本等國家還有差距嗎?

中國現在的芯片制作離美國日本等國家還有差距嗎?54 2022-01-03 20:27:25

2018年的芯片危機以及美國對中興和華爲的找茬,我們認識到了芯片的巨大價值,以及我國在芯片制造領域與美國的巨大差距。芯片真的很難制造嗎?這個問題回答起來真的一言難盡,相當之複雜。

芯片制造遠沒有我們想象的那麽簡單,一塊指甲蓋大小的芯片誕生需要經曆幾百道工序才能被生産出來。而這裏的芯片我們通常特指CPU、GPU、SoC這樣超大規模的集成電路。

21世紀是屬于科技的時代,電腦被開發出來70余年,Intel不過40歲,但其中的更新與迭代之快,遠遠超出了其余行業發展速度。這些芯片成爲現在手機、電腦必不可少的零部件,先不論X86、ARM架構上的優勝劣汰,光是制作上就凝聚著全人類的智慧。

而當今世界上最先進的工藝、生産技術、尖端機械全部都投入到了該制造産業中,因此其半導體制造産業彙聚知識密集型、資本密集型于一身的高端工業。

近年來,國産芯片取得了很大的成績,但中國的芯片還是主要依靠進口,這是一個基本事實。2018年中國集成電路的産品國內自給率僅爲12.7%。言歸正傳,爲什麽芯片這麽難制造?

一、制造工藝複雜

有說法認爲,集成電路是比航天還要高的高科技,計算機裏的中央處理器及手機中的射頻、基帶和通信基站裏的模數轉換器等,都是由多個芯片組合在一起的更大的集成電路。

而集成電路是非常精密的儀器,其單位爲納米。一納米爲十萬分之一毫米。這就對設計、制造工藝都有非常嚴格、高標准的要求。而一個芯片的制造就需要上千個工藝程序,制造流程的複雜對芯片制造産生了很大的阻攔。

二、制造成本太高

芯片的制造工藝非常複雜。一條生産線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。需要先將“砂子”提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。

晶元加工也包含前後兩道工藝,前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入;後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。前後兩道工藝等繁瑣的程序,每一道工序都缺一不可,每一項都非常關鍵。

芯片生産時,一條生産線大約涉及50多個行業,其中許多工藝都在獨立的工廠進行,而使用的設備也需要專門的設備廠制造;工藝的複雜也注定了制造成本的高昂,而成本讓許多不太龐大的制造工廠望而卻步,不敢去嘗試,這也是芯片制造困難的一個重要原因。

叁、芯片研發難度太高

在芯片制造行業,不可否認的事實是大多數科學技術都掌握在美日歐等國家的手中,目前,全球芯片仍主要以美、日、歐企業産品爲主,高端市場幾乎被這叁大主力地區壟斷。而我國的芯片制造主要還是以“代工”爲主。

芯片研發難度非常高,而且無法跨越式發展,這就形成了一步落後步步落後的現狀。只有攻破每個技術難題才有可能做出最新的芯片,這是最難的。

國外先進企業的芯片工藝,都是從60納米、45納米逐步發展到10納米、7納米,如果要求國內企業從28納米,一下子追趕到先進水平是很難的。目前與國外的差距大概有5年的時間。

四、芯片很難盈利

芯片領域除了高通,聯發科,華爲,蘋果,叁星,本來也有其他的玩家,但是芯片太難盈利了,只有做成細分領域最好的才能發展。而且芯片賣的越多才能攤平成本,否則就會持續虧損,這對于新玩家,是巨大的難度。

正如北京郵電大學教授張平所言,現在很多青年學生更願意“瞄准市場的需求,做一些應用,開發一些短平快的産品,這樣能夠被市場認可,也可融到巨資。而做芯片是要有情懷的,是很艱苦的,需要長期的攻關。現在的學生因爲環境所迫,願意去更容易掙到錢的。

五、巨大的研發成本和投入

芯片的設計需要非常高的技術積累。芯片設計的試錯成本和排錯難度大,消耗的時間周期非常長,並非簡單的資金投入就可以完成。試錯周期長,意味著需要邏輯嚴謹細致的工作態度,排錯難度大證明需要一套科學的實驗方法,這就對國家的技術水平提出了超高的要求。

芯片的投入非常巨大,而且時間非常的長,高通成立幾十年在2017年的研發投入還有近90億美元,也就是600億人民幣,連續投入了幾十年。

芯片領域做的比較好的國産品牌華爲,在2017年整體研發成本也是有900億,分到芯片上的投入也是百億水平。

無論是國家支持,還是風投支持,都很難持續的投入巨資來發展。

因此即便是不談芯片設計,光是芯片制造已經讓非常多的企業頭疼了,名副其實的彙聚知識密集型、資本密集型于一身的高端工業。

我們需要打破這種困局,就必須要得到更多的資金支持,培養更多的高精尖的技術人才,去研發芯片。這仍然是一個任重而道遠的問題。

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