芯片制造真的很難嗎?
首先先直接回答你的問題,芯片制造很難,高精尖的設(shè)備,包括原材料大部分都依靠進口,不是某一個國家能單獨搞定的,就算是荷蘭的ALSM也是靠著大部分的進口完成的光刻機。
題主之所以問到這個問題,肯定是源于近日芯片被卡脖子的一些思考。
從去年的中興事件,到后面的華為,大疆等中國科技企業(yè)被美國所謂的制裁。說實話,我受夠了聽到這些消息,也像題主一樣不斷的在學(xué)習(xí)了解,甚至是在想辦法。但是情感上的期望更多的是讓我們認清現(xiàn)實和著手去做,具體情況仍然需要客觀分析。下面我給題主介紹一下我們芯片的差距。以及為什么會有這個差距。
一,在芯片設(shè)計領(lǐng)域,中國做的水平不錯,僅次于美國。中國在設(shè)計方面的短板是在設(shè)計工具方面。在芯片的設(shè)計領(lǐng)域我們做的不錯的,芯片設(shè)計水平也位列全球第二,連續(xù)幾年登上世界第一寶座的“神威.太湖之光”超級計算機用的CPU芯片就是典型的代表。而在手機,電腦和服務(wù)器CPU芯片性能也達到國際先進水平。而在手機平板等消費者市場5G芯片設(shè)計的整合性一點不輸高通,甚至在功耗控制與5G基帶整合方面還更強。
但是在設(shè)計工具方面還存在短板。芯片設(shè)計需要依賴電子設(shè)計自動化工具(EDA),這一工具使設(shè)計者可以使用計算機進行邏輯編譯,化簡,分割,綜合,優(yōu)化,布局,布線和仿真等工作,從而完成芯片設(shè)計。但是在這塊的3家軟件服務(wù)商是3家美國的公司。
二,在芯片制造領(lǐng)域與美國的差距可能有一二十年的差距,需要不斷持續(xù)投入去追趕我曾看過媒體對倪光南老先生的采訪,他的解釋非常清晰。
芯片制造領(lǐng)域包括制造工藝和制造裝備兩個方面。芯片制造聽起來像傳統(tǒng)制造,但是其制造工藝和裝備的精密要求遠遠超過后者。具體工藝又包括,光刻,刻蝕,離子注入,薄膜生長,拋光,金屬化,擴散,氧化等。
而與上述工藝對應(yīng)的是200多種關(guān)鍵制造裝備,包括光刻機,刻蝕機,清洗機,切割減薄設(shè)備,分選機以及其他工具所需要的擴散,氧化清洗設(shè)備等。每種裝備的制造技術(shù)要求都很高,制造難度大且價格高昂。
有了這些設(shè)備還不夠,還要開生產(chǎn)線,建廠,制定經(jīng)營計劃,而且建廠和設(shè)備的安裝和調(diào)試就需要2-3年的時間。而芯片設(shè)計更新迭代又特別迅速,等設(shè)備和廠真正能投產(chǎn)時候是否能滿足市場需求也尚且不知。
在材料方面,芯片制造所需的材料大部分都需要進口,有的材料比如光刻膠則完全需要進口。國產(chǎn)材料的銷售規(guī)模占全球銷售的不足5%。這塊與美國確實存在較大的差距,有專家評估,我們夜以繼日的不斷攻克難題不斷追趕,也至少需要一二十年的時間,這還沒考慮未來國際形勢可能的變化。
三,中國半導(dǎo)體起步晚是歷史原因,主導(dǎo)理念的偏差是導(dǎo)致創(chuàng)新推進不夠是現(xiàn)實原因。1947年美國貝兒實驗室發(fā)明了半導(dǎo)體點觸式晶體管。到1956年中國才制造成了第一根硅單晶,早期計算機是分立元件(電子管,晶體管)做的,那時候中國還可以跟隨國外的計算機技術(shù)。但是后面集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路時,中國沒有集成電路的產(chǎn)業(yè)支撐,追趕就很乏力了。
另外我們從理念上說,在很多方面,我們希望能通過更省事的辦法解決問題,所謂造不如買,買不如租就是這個時候提出的。實踐證明,核心技術(shù)是買不來的,也必須通過一代代人的不斷積累和奮斗,踏踏實實的追趕。
結(jié)論:通過以上篇幅我已經(jīng)解釋清楚了我們在芯片領(lǐng)域差距在哪以及為什么會有這個差距。我們通過客觀分析了解清楚了現(xiàn)實,也知道我們主要是在芯片設(shè)計工具方面以及芯片的制造方面去追趕。雖然需要時間,但是我相信短期我們可以跟上步伐,中期可以超越,長期可以領(lǐng)先。
從歷史來看,咱中華民族從來都是愈挫愈勇,愈勇愈奮的。從第一顆原子彈的成功,到第一顆氫彈,第一顆衛(wèi)星,再到第一艘航母,哪個不是抱著破釜沉舟的心態(tài)克服重重困難而取得的成功。順便說一句,為什么美國不斷封鎖?其中很重要的原因也是美國也看到了中國在芯片領(lǐng)域取得的進步以及不斷取得的成果(年輕的華中科技大學(xué)甘棕松教授首次在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)了單線9nm線寬的超分辨率光刻;在刻蝕機方面,美國歸國的科學(xué)家尹志堯2017年正式敲定5nm刻蝕機)。我只能說,美國技術(shù)的封鎖是源于對中國科技崛起的恐懼,這也正說明,中國正在崛起,崛起和強大都會是必然,只是眼下,我們需要踏踏實實一步一步的努力。雖然芯片制造很難,但卻是我們一定要拿下的戰(zhàn)略制高點,而且是必須拿下!