芯片是设计难,还是工艺更难?

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我们往往会有一种错觉,认为芯片制造工艺要比芯片设计要难,其实这是一个常见的误区。


持有这种观点的人往往会举这样的例子:在芯片设计上,华为海思已经是世界一流水平,完全不输给美国、韩国等国家;而在芯片制造上我们还要依赖台积电代工,中芯国际作为中国大陆最强的芯片制造厂商,目前也才刚刚攻克14nm工艺,离最先进的7nm还有不小的差距。


这样的证明有一个逻辑问题:我们在芯片行业某个领域有优势并不代表就容易,在另一个领域处于劣势也不代表这件事情本身就更难。


同样用华为海思的例子,麒麟芯片虽然是华为自己研发的,但是到目前为止它用的还是ARM的公版架构,麒麟的GPU也不是自研的,所以不能简单地下结论说芯片制造要比芯片设计要难。


芯片制造确切地说是一个烧钱的生意,像台积电这样的大厂每年的投资就要达到好几百亿。芯片制造很多时候是一个赢家通吃的市场,它不仅难在技术,更多的时候是对资本的要求。


几个小时前的消息,芯片制造业的巨头格罗方德宣布暂停所有7nm FinFET 技术的研发,这意味着未来参与7nm竞争的芯片大厂仅剩英特尔、台积电和三星三家,中芯国际还处于第二梯队。像格罗方德这样的巨头并不是技术实力不济而退出,更多的原因是因为在资本上耗不起了。


华为当初选择切入芯片设计领域是非常明智的选择,芯片设计不仅处于产业链的上游利润相对较高,并且也不像芯片制造那样对资本、设备有特别高的依赖。但这并不代表说芯片设计就要比芯片制造(工艺)容易,要知道华为海思能有今天的地位也是奋斗了整整14年的结果。


所以单纯地去讨论芯片制造工艺和芯片设计哪个更难并没有太大的意义,更重要的是从全局的角度去看行业中的那些领域可以和别人合作,那些领域必须自己干,避免卡脖子的情况出现。



高挺观点


设计和工艺都是芯片制造的两大难点,两者一定程度上相辅相成,在我看来还是工艺相对更难一些。

美国有大量的芯片设计公司,高通,AMD,NVIDIA等等,这些公司都拥有世界一流的芯片设计师,AMD曾经还有自己的芯片制造工厂,但是迫于巨大的财务压力,把厂子给卖了,就是如今的GF。现在有能力同时设计和制造处理器芯片的大厂也就剩下英特尔和三星了,可见建设和维持芯片制造厂的难度之大。

除去CPU、GPU等复杂的高端芯片,还有许许多多的各类小芯片在我们周围的各种电子设备中,即使是在国内,能够设计这类芯片的公司也有很多很多,但是他们的共同特点就是在芯片设计好之后需要交给芯片代工厂制造,然后才能生产出成品芯片投入市场。

全球的芯片代工制造厂就只有台积电、三星、GF这样的了了几家,因为半导体芯片的生产制造过程极其复杂,不仅要购买天价设备,投入巨大研发人员,还要未雨绸缪,工艺随时更新换代(28nm—16nm—10nm—7nm),同时还少不了丰富的芯片制造经验。台积电一年为研发和新建晶圆厂投资就达数百亿元,还得持续不断的投入,真不是一般公司能玩得起的。

优秀的芯片设计可以保证在现有工艺下更好的产品质量和良率,但是如果代工厂的工艺本身不过关,就无法做好这个芯片,投入市场更是无从谈起。台湾的联发科和众多科技企业一定程度上也是借助台积电强大的芯片生产能力崛起的,苹果IPhone一款手机同时使用两家不同的代工芯片都会引起能耗差距和全球用户的关注,可想而知,芯片工艺水平是多么重要。

国内大陆现在有麒麟、有龙芯,但是至今还没有芯片制造商,大都是拿到别人那里代工,这里面国内有人才和资金的困难,也有欧美国家限制出口高端设备的因素,

试想你自主研发的芯片如果找不到代工就只是一张图纸而已,所以说即使芯片设计能力不够强,保证能用还是没问题的,但是如果没有先进成熟的制造工艺和工厂,这个芯片就无从谈起。


嘟嘟聊数码


工艺更难。对于大陆来说,在芯片工艺上的落后,永远是一种刺痛。


以手机处理器为例,华为的麒麟处理器,尤其是到了麒麟 970 这一代,设计上,已经完全不输美国高通和韩国三星了。


但是麒麟 970 的生产,没有任何一家大陆厂商能做。华为虽然能设计,但也生产不了,只能交给台积电。


为什么?现在手机处理器上最先进的工艺,是 10 nm 工艺,垄断在台积电和三星手上。


而大陆最一的中芯国际,才能做 28nm 的工艺,这是三星五年前淘汰的工艺。


还有电脑处理器,英特尔为什么排第一?因为它用的是 14nm 工艺,马上 10nm 工艺也量产了。


而中国电脑处理器,最强的是龙芯处理器,性能远远落后于英特尔。为什么?因为龙芯用的是落后的 28nm 工艺,耗电量高,在同样的功率下,必然性能远远落后。


为什么大陆还在用落后的 28nm、45nm 工艺呢?


因为加工处理器,需要光刻机,而最先进的光刻机,垄断在荷兰 AMSL 公司手上。美国不允许 AMSL 把最先进的光刻机卖给大陆,大陆只能引进中低端的光刻机,最高只能做到 28nm 工艺。


好在大陆现在也认识到问题严重,中芯国际加大研发,预计几年内就能上马最先进的 7nm 工艺,到时候,就能大大缩短中外的工艺差距。



陆家嘴文青


芯片是设计难,还是工艺更难?要说两个都难,国内高端芯片设计人才奇缺,设计难;而国内制造设备落后、工艺落后,要把理论设计的东西转化成实际要使用的东西,制造也难。而两相比较而已,工艺更难一些。


对于芯片人才来说,还是有一些储备的,特别是国内半导体行业发展较快,还有高校的培养。只是中高端芯片人才比较难找,但在部分企业里还是有相当实力的芯片设计人才的,只是相对较少。而只要肯花钱花时间扎实下大力气,人才问题应该能够解决,而芯片设计问题也能解决。


但要把设计变为现实,人财物的投入都不是小数目,而且除了制造设备,还有制造工艺和制造人才也是比较落后的。首先在设备上我们目前有瓶颈,在全球十大半导体顶尖设备生产商中,美国有4家,日本企业有5家,荷兰企业1家。要获得顶级的芯片制造设备可见难度之大,即使目前国内有两家已获得ASML的设备,但其它制造设备同样落后于业界其它制造厂家。



而即使有了顶尖的芯片制造设备,但要造出达到要求的芯片和良率,那也是不容易的。切片、焊线、模压、印字、电镀、植球、测试等等,还有芯片所需要使用的材料,在每一个环节都是技术和科技的展现,不然任何一个环节出现小小的差错可能面临的就是产品报废,良品率达不到,那么最后就是停工解决问题。


从芯片设计来说,有些芯片的设计可以与国外的芯片设计媲美了。但大陆内部能够生存先进芯片工艺的就没有,基本只有依靠台积电或三星。但目前这种状况应该在慢慢改变,芯片制造厂商也在加大投资引进先进设备和强化内部制造,如此发展下去差距应该会慢慢缩小。


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东风高扬


芯片现在热点,也是中国最短板的行业,而从目前的现状看,芯片的研究设计和制造都处于初级阶段,中高端产品性能和市场占有率并不能与国外的芯片相抗衡,要达到或超越国外的产品这个过程相当慢长,这不是喊喊口号就能实现的。而上市公司能潜下心下决心投入巨资的,恐怕很少很少,因为有业绩压力,所以我们看到的象紫光国微、中科曙光等都只是以很少资金参与,并不是纯正的芯片股,它们只是组装产品。故此最值得投资的是芯片上游的行业,而北方华创虽是芯片设备制造商,但其实际业绩并不乐观,以往都是靠国家补贴,若去掉国家补贴,其年年亏损,再者设备一旦被采购使用,若没有新的厂房建造,我认为短期再采购的可能性很小,除非升级换代研发出更先进的设备替换。但这也是上市公司最为难的,一方面研发资金投入巨大且无回报,另一方面股东每年索要业绩和分红。真是左右为难。综上所述,最值得投资的是芯片生产中不可缺少的材料股,既然造芯片,不得不需要材料,而且材料用完还要材料,不象设备可重复使用。而在A股中江丰电子在芯片材料领域是走在最前沿的,其靶材已打破了国外的垄断,实现了国产替代,被多家知名芯片企业使用,并获得不错的赞誉。公司上市募资投更是向了靶材上游的超高纯金属领域,向实现国产替代迈步,另外其生产设备都是自我研制的,对国外的生产设备依赖小。同时还将触角伸向芯片生产中的易耗材料抛光垫。现在唯一缺陷就是产能未释放,业绩并不突出,但至少不象有些企业那样纯粹靠政府补贴过日子,业绩稳步增长。


峰64328397


当地时间4月16日,美国商务部发布出口权拒绝令,禁止美国企业向中兴通讯销售元器件,时间长达七年。在此之前,中国虽然拥有全世界最大的半导体市场,但每年需要进口的芯片价值高达2000亿美元,2017年更是达到了2600亿美元。在这样的情况下的禁令虽然给一些企业带来了不小的冲击,但从某种意义上也促使了我国尽快进入“芯片自强”的时代。

芯片设计与工艺哪个更难,不如问,芯片设计和芯片工艺哪个更是阻止我们“芯片自强”的拦路虎?

尽管我国之前每年都要进口大量的进口芯片,但这并不代表我国没有芯片设计的人才。在以前,由于市场上已经有了性能优良的芯片,购买比投入设计更加划算,没有很多机会给科研工作者去设计芯片再更新迭代,因此我国芯片设计行业不够活跃,而现在,国家越来越重视“芯片自强”,设计工作者们也有了机会开始大显身手。事实上,2015年,我国发射的两颗北斗导航卫星使用的就是我国自主研发设计的“龙芯”特制芯片。

由此可见,芯片设计虽然困难,但我国绝不是没有相关人才。

但是对于芯片制造所需要的设备,我国却始终不能从官方途径大规模引进,只能通过特殊途径少量购买,即使掌握了核心的技术,没有硬件设施的支持,也很难成功制造出。

因此,虽然芯片工艺和芯片设计各有各的困难之处,对我国现状来说,还是芯片工艺更加的困难。


镁客网


工艺更难。芯片产业共有六个环节:软件(EDA)工具.芯片设计.芯片制造.封装测试.材料供应.制芯设备。我们目前最大难点就是光刻机技术,据我所知现在只有荷兰这个国家可生产光刻机,光刻机是制造芯片最核心设备,制造芯片如没有它那就是"痴人说梦",联想近段时间很多人都挥手要做芯片,特别还有一些知名企业家准备斥巨资投入"芯片运动",这不是贻笑大方吗?

连美国科技这么强大的国家也要荷兰提供帮助,美国英特尔.MAD.英伟达等公司都是荷兰(ASML)最大的客户,并且ASML光刻机是荷兰独有并垄断的,全世界都要向它纳米进贡。

我国有些企业曾经多次想购买ASML光刻机,最后都以失败告终。究其原因两个:一.不敢得罪最大的客户美国公司,二.不想失去这么好赚钱的买卖。

所以我们现在需要静下心来,认识目标,找出短板的原因,而不能一味躁动,心血来潮。只有认清形势,找对目标,那总有一天凭着中华儿女的智慧可以解决"芯片"问题。看将来必是中国人的世界!


张文禅


都很难,但现对而言,个人认为设计更难,举个例子,intel和台积电,谁的技术含量高谁的工艺高一目了然,intel凭借略低级的工艺照样可以称霸芯片业和自己先进的设计能力是分不开的,intel没有提升自己的工艺是因为没有必要,intel现有工艺完全可以做出最顶级的芯片,而台积电凭最先进的工艺却没能做出自己的CPU也说明自己的设计能力不足。再比如苹果手机是苹果的知识产权加富士康的代工,那是设计苹果手机难还是组装手机难呢?而且对于中国这样的国家现状而言,工艺可以用金钱堆积出来,而设计却会随时间迭代而逐渐淘汰,可以说芯片设计不难,但最新最好最顶级的设计就很难了。设计过时淘汰的芯片不难,设计引领时代的芯片就太难了。当然要想炒出好菜必须有好厨具,好材料,好配方,好手艺全都兼备才可以,好设计加好工艺才有好芯片,即使intel用最差的工艺也做不出好芯片。


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