国产芯片发展到什么水平了?

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国产芯片水平得分两个方面,制造和设计。

首先说制造,虽然我国仅比美国晚5年于1965年就成功进入集成电路时代,而且直到90年代初都与美国相差不远,而且有自己的光刻机,但毕竟基础科研起步晚,在顶尖领域后劲不足,因此到90nm级别时我国光刻机研制进度明显落后;而我国进口先进光刻机是严重受限的,不论是1994年解散的巴黎统筹委员会和随后的瓦森纳协定,都对我国进行了极严苛的禁运限制,禁运品种比对原苏联和俄罗斯还多五百多种;再加上90年代中期开始以引进芯片为主要的导向,自主芯片产业就此进一步凋零。

不过现在也有好消息,近十年来我国的光刻机研发连续取得进展,国产光刻机已经能支持65nm高速芯片工艺和40nm低速芯片工艺,而且在深紫外光193nm波长控制应用方面取得突破,理论上可以支持22nm、14nm芯片制造曝光要求,且具体芯片制造工艺已有进展;

因此瓦森纳协定通过放宽光刻机限制来打压国产光刻机发展,允许我国购买能制造二手28nm制程芯片的193nm波长的深紫外光刻机;

长春光机所于去年突破10~15nm波长的极紫外光(EUV)关键技术,虽然距离实用化还有距离,但显然刺激到西方国家,于是去年年底ASML宣布愿意向中国出售极紫外光刻机,据说今年签了合同,明年就能安装测试。

另外,我国华卓精工成功突破了光刻机双工件台技术,成为荷兰ASML公司以外唯一的光刻机双工件台供应商。

我国上海中微半导体于2017年研制支持5nm芯片工艺的等离子刻蚀机(不是光刻机哦,是芯片制造工艺的刻蚀部分)。

其它方面,比如芯片制造用的研磨液、高品质靶材都已经成为国际重要供应者。

所以,我国芯片制造的前途还是有盼头的。

在芯片设计方面,其它的品种不说了,只说CPU,目前国内拥有自主知识产权的CPU只有两家,一个是国防科大的申威系列,神威太湖之光超算上用的就是申威26010众核CPU,不过申威只搞超算一类的专业领域的CPU;另一家就是龙芯,是脱胎于中科院计算所的团队。

龙芯的指令集:

一开始龙芯直接采用了MIPS指令集,在金融危机期间购买了MIPS指令集527条指令的永久授权,后来根据自己的规划修改并增加到1907条指令,因此现在是兼容MIPS指令集、具备自主知识产权的龙芯指令集(loogISA)。

1907条指令基本情况如下:

源自MIPS:

216条MIPS基础指令,获得永久授权;

自主指令:

MIPS基础指令扩展——148条loongEXT;

虚拟机扩展——5条loongVM指令;

二进制翻译扩展——213条loongBT;

向量指令扩展——1014条loongSIMD。

龙芯的型号:

龙芯CPU主要分为龙芯1、2、3三个系列,龙芯1系列面向特种、嵌入、专用之类;龙芯2系列面向高端嵌入、工控、特种应用、网络服务器、机顶盒之类;龙芯3系列用于PC、服务器、高级特种应用等等。其中现在的龙芯3A-3000四核CPU主频1.5GHz,性能已经有i5-4460的三分之一了,3系列新品还有龙芯3B-3000八核CPU。另外,今年又出了龙芯7A-1000桥片,而且其中还集成了龙芯自研首款GPU,虽然该GPU不可能比十年前的集显更好,但好歹已经有了,该集成GPU的桥片主要配合龙芯3A/B-3000使用

因为软件壁垒的现实问题,美国也不可能为龙芯做兼容,所以龙芯无法正常运行Windows和安卓,市面上常用软件自然也不能正常使用,因此龙芯目前无法进入普通用户的市场。所以龙芯的利润来源主要是上面提到的各种行业领域和定制、特种领域。桌面电脑方面主要是办公系统,像党政军办公电脑和服务器,比如较近的项目有去年底广东云浮市换装的两千多台、今年初中国航天科工换装的两万多台龙芯办公电脑和服务器项目等等。

龙芯团队于2010年放弃中科院编制成立公司自负盈亏,先后获得北京市政府和鼎辉私募基金投资共计两亿人民币,从小项目起一个个做,在2015年扭亏为盈,营收以每年50%以上的速度增加,虽然还很弱小,但发展的希望已经清清楚楚的存在了,同样有盼头。


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芯片制造的差距并不是单个方面,它是工艺的各个方面。许多智能手机或电脑都是中国制造,但是装有的中国“芯”却寥寥无几。

以前国家对微电子的重视程度是不够的,1200亿元扶持也就200多亿美元,美国一个公司就投入这么多的了。刚起步的时候我国半导体还是可以的,因为大家也都刚起步,差距也小,但接下来各种MOS,场效应管,集成电路,CPU,存储器已经问世,半导体春天来的时候,我们丧失了最好的机遇。现状半导体方方面面被国外控制,技术封锁,专利网交织,对后来者说还是很吃亏的。而且集成电路属于高精尖产业,需要投入的生产线花费是巨大的,跟建立一个核电站差不了多少了。

今年美国的DARPA已经投入7500万美元研究人体芯片,在人工智能方面,再炫酷的技术都要落到芯片上,中国的人工智能芯片望尘莫及。工欲善其事必先利其器,人工智能的根本是智能芯片,离开芯片你没办法找到第二种人工智能的实现方法。

说正题,集成电路产业总体上分为设计、制造、封装测试三大部分,先说在制造方面的差距:

(1)晶圆制备的差距

目前世界主流的IC衬底都是硅,通过化学反应提取电子级硅精度为99.9999%。运用电子级硅制造硅碇,这里硅的单晶生长技术主要有两种,悬浮区熔法和直拉法。然后将硅锭切割成Wafer,切割成厚度为几百微米。在晶圆的厚度和质量的要求方面,中国的晶圆制造就与世界存在着差距,一些低端的国产率较高的芯片,其中很大一部分买的国外的晶圆,然后自己切割,装外壳测试一下就是成品了。国内早期的技术就不如国外,不过随着国内集成电路的发展已经能实现。

(2)光刻技术的差距

现在说的32nm,7nm都是指的栅沟道宽度,而至关重要的一步就是光刻技术。光刻工艺主要两种,光复印工艺和刻蚀工艺。光刻机很贵的,国内大部分会买国外淘汰掉的光刻机,日本人保养的好,并且淘汰苛刻,国人更喜欢从日本购买。瓦森纳协议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,这些是美日严格限制出口的。

(3)材料

生产半导体芯片需要 19 种必须的材料,缺一不可,且大多数材料具备极高的技术壁垒。

其实回溯历史,致敬前辈,我们的集成电路也有家底。

我们国家的IC师从苏联,从模仿到自主设计,主要依靠从苏联获得的技术图纸和苏联在156工程中援建的电子管工厂设计、生产自己的计算机。

1952年成立电子计算机科研小组,由数学研究所所长华罗庚负责。

1954年,计算机小组转到中国科学院近代物理研究所,在钱三强的领导下工作。

1965年,中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生(比美国晚了5年),从此中国进入集成电路时代。

国内早期的IC发展国内科研环境不好;中苏关系恶化,中国已无法得到苏联技术支援;西方对中国进行严格的技术封锁;科研力量和生产厂家全国东西南北遍地开花,科研力量分散;未能将CPU研发独立于计算机的研发;文革时期过于频繁的政治运动影响了科研工作的正常开展,科学家受到冲击离开了科研一线…………

下图是我们做实验用的光刻机,当时汞灯坏了修了好几次,四次光刻做成了BJT。在光刻间待好久出去世界都粉红了







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看从哪个方面讲。

1、模拟器件。基本在台湾10年前的水平,这块难度很高,落后美国一流企业的产品大概20-30年。尤其在高速高精度AD(比如应用在导弹制导、相控雷达、航海航天等),国产基本是空白,需要百分百依赖进口,90%来自美国。

2、数字器件。这块与世界主流差别不大,主要是IP开放或半开放式,已有框架上做深度开发产品难度不会特别大,不是从零开始。差距主要体现在工艺上。

3、存储器。RAM或Nor-flash这块,国产有很多做的的不错比如GIGADEVICE等等,稳定性也很好。nand-flash或高速DDR基本就是三星现代美光spetek的天下了。

4、电源器件。台湾水平不错,接近日本和美国,国产的,效率和稳定性差距不小。

5、可编程逻辑器件(FPGA)。这是万物归宗的产品,一切高密度运算都取决于它,一代龙芯套用的内核就是ALTERA的FPGA。涉及到军用、工业、互联网服务器、基站、大型医疗器械,美国独领风骚,没有第二个国家的产品能拿得出手的,差距太大。

大概这样吧,太细我也说不清楚了,毕竟从业才15年。


ZT汽车集团保洁部经理


中国的半导体技术和美日等国相比差距巨大,因为芯片制造产业是一个复杂庞大的生态体系,从原料制作就有精度要求,就是说,哪怕你的技术达到了,原料,制作上面除了问题也不行,而原料精度,制作精度等又有自己的一套技术要求,很遗憾,中国在这方面也不太行。

就算法,电路等等诸多方面,人家知识产权已经拿下来了,而芯片发展这么多年,已经有了自己的一套系统,如果想绕开这些专利,重新开发一套新的系统,可能性不大。就像Windows系统,你就算做了一个系统,可是人家所有的程序应用都是在这个平台上开发出来的,你做出来只能是一个空空的系统。

投资回报周期长,中国在这方面一项不重视,不说芯片了,只要是周期长的,往往无人问津。类似于材料,药品等。


Kevin071


可以说是没发展。


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