國產芯片發展到什麼水平了?

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芯片製造的差距並不是單個方面,它是工藝的各個方面。許多智能手機或電腦都是中國製造,但是裝有的中國“芯”卻寥寥無幾。

以前國家對微電子的重視程度是不夠的,1200億元扶持也就200多億美元,美國一個公司就投入這麼多的了。剛起步的時候我國半導體還是可以的,因為大家也都剛起步,差距也小,但接下來各種MOS,場效應管,集成電路,CPU,存儲器已經問世,半導體春天來的時候,我們喪失了最好的機遇。現狀半導體方方面面被國外控制,技術封鎖,專利網交織,對後來者說還是很吃虧的。而且集成電路屬於高精尖產業,需要投入的生產線花費是巨大的,跟建立一個核電站差不了多少了。

今年美國的DARPA已經投入7500萬美元研究人體芯片,在人工智能方面,再炫酷的技術都要落到芯片上,中國的人工智能芯片望塵莫及。工欲善其事必先利其器,人工智能的根本是智能芯片,離開芯片你沒辦法找到第二種人工智能的實現方法。

說正題,集成電路產業總體上分為設計、製造、封裝測試三大部分,先說在製造方面的差距:

(1)晶圓製備的差距

目前世界主流的IC襯底都是硅,通過化學反應提取電子級硅精度為99.9999%。運用電子級硅製造硅碇,這裡硅的單晶生長技術主要有兩種,懸浮區熔法和直拉法。然後將硅錠切割成Wafer,切割成厚度為幾百微米。在晶圓的厚度和質量的要求方面,中國的晶圓製造就與世界存在著差距,一些低端的國產率較高的芯片,其中很大一部分買的國外的晶圓,然後自己切割,裝外殼測試一下就是成品了。國內早期的技術就不如國外,不過隨著國內集成電路的發展已經能實現。

(2)光刻技術的差距

現在說的32nm,7nm都是指的柵溝道寬度,而至關重要的一步就是光刻技術。光刻工藝主要兩種,光復印工藝和刻蝕工藝。光刻機很貴的,國內大部分會買國外淘汰掉的光刻機,日本人保養的好,並且淘汰苛刻,國人更喜歡從日本購買。瓦森納協議每過幾年都會更新禁售列表,比如2010年90nm以下的設備都是不允許對中國銷售的,到2015年就改成65nm以下的了,這些是美日嚴格限制出口的。

(3)材料

生產半導體芯片需要 19 種必須的材料,缺一不可,且大多數材料具備極高的技術壁壘。

其實回溯歷史,致敬前輩,我們的集成電路也有家底。

我們國家的IC師從蘇聯,從模仿到自主設計,主要依靠從蘇聯獲得的技術圖紙和蘇聯在156工程中援建的電子管工廠設計、生產自己的計算機。

1952年成立電子計算機科研小組,由數學研究所所長華羅庚負責。

1954年,計算機小組轉到中國科學院近代物理研究所,在錢三強的領導下工作。

1965年,中國自主研製的第一塊集成電路在上海誕生(比美國晚了5年),從此中國進入集成電路時代。

國內早期的IC發展國內科研環境不好;中蘇關係惡化,中國已無法得到蘇聯技術支援;西方對中國進行嚴格的技術封鎖;科研力量和生產廠家全國東西南北遍地開花,科研力量分散;未能將CPU研發獨立於計算機的研發;文革時期過於頻繁的政治運動影響了科研工作的正常開展,科學家受到衝擊離開了科研一線…………

下圖是我們做實驗用的光刻機,當時汞燈壞了修了好幾次,四次光刻做成了BJT。在光刻間待好久出去世界都粉紅了

筆者03年入市,至今已有十多年了。通過十多年的股市闖蕩,練就了高超的看盤功夫,穩健的實戰技能,乾淨利落的操盤手法,在本人的微信:1638997375(長按複製),每天講解選牛股思路,在每天早上都會有很多粉絲朋友感謝本人分享的選股法,看懂後選出不少牛股,也是抓住了不菲的收益。

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老謝說財


芯片製造的差距並不是單個方面,它是工藝的各個方面。許多智能手機或電腦都是中國製造,但是裝有的中國“芯”卻寥寥無幾。

以前國家對微電子的重視程度是不夠的,1200億元扶持也就200多億美元,美國一個公司就投入這麼多的了。剛起步的時候我國半導體還是可以的,因為大家也都剛起步,差距也小,但接下來各種MOS,場效應管,集成電路,CPU,存儲器已經問世,半導體春天來的時候,我們喪失了最好的機遇。現狀半導體方方面面被國外控制,技術封鎖,專利網交織,對後來者說還是很吃虧的。而且集成電路屬於高精尖產業,需要投入的生產線花費是巨大的,跟建立一個核電站差不了多少了。

今年美國的DARPA已經投入7500萬美元研究人體芯片,在人工智能方面,再炫酷的技術都要落到芯片上,中國的人工智能芯片望塵莫及。工欲善其事必先利其器,人工智能的根本是智能芯片,離開芯片你沒辦法找到第二種人工智能的實現方法。

說正題,集成電路產業總體上分為設計、製造、封裝測試三大部分,先說在製造方面的差距:

(1)晶圓製備的差距

目前世界主流的IC襯底都是硅,通過化學反應提取電子級硅精度為99.9999%。運用電子級硅製造硅碇,這裡硅的單晶生長技術主要有兩種,懸浮區熔法和直拉法。然後將硅錠切割成Wafer,切割成厚度為幾百微米。在晶圓的厚度和質量的要求方面,中國的晶圓製造就與世界存在著差距,一些低端的國產率較高的芯片,其中很大一部分買的國外的晶圓,然後自己切割,裝外殼測試一下就是成品了。國內早期的技術就不如國外,不過隨著國內集成電路的發展已經能實現。

(2)光刻技術的差距

現在說的32nm,7nm都是指的柵溝道寬度,而至關重要的一步就是光刻技術。光刻工藝主要兩種,光復印工藝和刻蝕工藝。光刻機很貴的,國內大部分會買國外淘汰掉的光刻機,日本人保養的好,並且淘汰苛刻,國人更喜歡從日本購買。瓦森納協議每過幾年都會更新禁售列表,比如2010年90nm以下的設備都是不允許對中國銷售的,到2015年就改成65nm以下的了,這些是美日嚴格限制出口的。

(3)材料

生產半導體芯片需要 19 種必須的材料,缺一不可,且大多數材料具備極高的技術壁壘。

其實回溯歷史,致敬前輩,我們的集成電路也有家底。

我們國家的IC師從蘇聯,從模仿到自主設計,主要依靠從蘇聯獲得的技術圖紙和蘇聯在156工程中援建的電子管工廠設計、生產自己的計算機。

1952年成立電子計算機科研小組,由數學研究所所長華羅庚負責。

1954年,計算機小組轉到中國科學院近代物理研究所,在錢三強的領導下工作。

1965年,中國自主研製的第一塊集成電路在上海誕生(比美國晚了5年),從此中國進入集成電路時代。

國內早期的IC發展國內科研環境不好;中蘇關係惡化,中國已無法得到蘇聯技術支援;西方對中國進行嚴格的技術封鎖;科研力量和生產廠家全國東西南北遍地開花,科研力量分散;未能將CPU研發獨立於計算機的研發;文革時期過於頻繁的政治運動影響了科研工作的正常開展,科學家受到衝擊離開了科研一線…………

下圖是我們做實驗用的光刻機,當時汞燈壞了修了好幾次,四次光刻做成了BJT。在光刻間待好久出去世界都粉紅了







美食美劇


國產芯片水平得分兩個方面,製造和設計。

首先說製造,雖然我國僅比美國晚5年於1965年就成功進入集成電路時代,而且直到90年代初都與美國相差不遠,而且有自己的光刻機,但畢竟基礎科研起步晚,在頂尖領域後勁不足,因此到90nm級別時我國光刻機研製進度明顯落後;而我國進口先進光刻機是嚴重受限的,不論是1994年解散的巴黎統籌委員會和隨後的瓦森納協定,都對我國進行了極嚴苛的禁運限制,禁運品種比對原蘇聯和俄羅斯還多五百多種;再加上90年代中期開始以引進芯片為主要的導向,自主芯片產業就此進一步凋零。

不過現在也有好消息,近十年來我國的光刻機研發連續取得進展,國產光刻機已經能支持65nm高速芯片工藝和40nm低速芯片工藝,而且在深紫外光193nm波長控制應用方面取得突破,理論上可以支持22nm、14nm芯片製造曝光要求,且具體芯片製造工藝已有進展;

因此瓦森納協定通過放寬光刻機限制來打壓國產光刻機發展,允許我國購買能製造二手28nm製程芯片的193nm波長的深紫外光刻機;

長春光機所於去年突破10~15nm波長的極紫外光(EUV)關鍵技術,雖然距離實用化還有距離,但顯然刺激到西方國家,於是去年年底ASML宣佈願意向中國出售極紫外光刻機,據說今年簽了合同,明年就能安裝測試。

另外,我國華卓精工成功突破了光刻機雙工件臺技術,成為荷蘭ASML公司以外唯一的光刻機雙工件臺供應商。

我國上海中微半導體於2017年研製支持5nm芯片工藝的等離子刻蝕機(不是光刻機哦,是芯片製造工藝的刻蝕部分)。

其它方面,比如芯片製造用的研磨液、高品質靶材都已經成為國際重要供應者。

所以,我國芯片製造的前途還是有盼頭的。

在芯片設計方面,其它的品種不說了,只說CPU,目前國內擁有自主知識產權的CPU只有兩家,一個是國防科大的申威系列,神威太湖之光超算上用的就是申威26010眾核CPU,不過申威只搞超算一類的專業領域的CPU;另一家就是龍芯,是脫胎於中科院計算所的團隊。

龍芯的指令集:

一開始龍芯直接採用了MIPS指令集,在金融危機期間購買了MIPS指令集527條指令的永久授權,後來根據自己的規劃修改並增加到1907條指令,因此現在是兼容MIPS指令集、具備自主知識產權的龍芯指令集(loogISA)。

1907條指令基本情況如下:

源自MIPS:

216條MIPS基礎指令,獲得永久授權;

自主指令:

MIPS基礎指令擴展——148條loongEXT;

虛擬機擴展——5條loongVM指令;

二進制翻譯擴展——213條loongBT;

向量指令擴展——1014條loongSIMD。

龍芯的型號:

龍芯CPU主要分為龍芯1、2、3三個系列,龍芯1系列面向特種、嵌入、專用之類;龍芯2系列面向高端嵌入、工控、特種應用、網絡服務器、機頂盒之類;龍芯3系列用於PC、服務器、高級特種應用等等。其中現在的龍芯3A-3000四核CPU主頻1.5GHz,性能已經有i5-4460的三分之一了,3系列新品還有龍芯3B-3000八核CPU。另外,今年又出了龍芯7A-1000橋片,而且其中還集成了龍芯自研首款GPU,雖然該GPU不可能比十年前的集顯更好,但好歹已經有了,該集成GPU的橋片主要配合龍芯3A/B-3000使用

因為軟件壁壘的現實問題,美國也不可能為龍芯做兼容,所以龍芯無法正常運行Windows和安卓,市面上常用軟件自然也不能正常使用,因此龍芯目前無法進入普通用戶的市場。所以龍芯的利潤來源主要是上面提到的各種行業領域和定製、特種領域。桌面電腦方面主要是辦公系統,像黨政軍辦公電腦和服務器,比如較近的項目有去年底廣東雲浮市換裝的兩千多臺、今年初中國航天科工換裝的兩萬多臺龍芯辦公電腦和服務器項目等等。

龍芯團隊於2010年放棄中科院編製成立公司自負盈虧,先後獲得北京市政府和鼎輝私募基金投資共計兩億人民幣,從小項目起一個個做,在2015年扭虧為盈,營收以每年50%以上的速度增加,雖然還很弱小,但發展的希望已經清清楚楚的存在了,同樣有盼頭。


心息相戀


看從哪個方面講。

1、模擬器件。基本在臺灣10年前的水平,這塊難度很高,落後美國一流企業的產品大概20-30年。尤其在高速高精度AD(比如應用在導彈制導、相控雷達、航海航天等),國產基本是空白,需要百分百依賴進口,90%來自美國。

2、數字器件。這塊與世界主流差別不大,主要是IP開放或半開放式,已有框架上做深度開發產品難度不會特別大,不是從零開始。差距主要體現在工藝上。

3、存儲器。RAM或Nor-flash這塊,國產有很多做的的不錯比如GIGADEVICE等等,穩定性也很好。nand-flash或高速DDR基本就是三星現代美光spetek的天下了。

4、電源器件。臺灣水平不錯,接近日本和美國,國產的,效率和穩定性差距不小。

5、可編程邏輯器件(FPGA)。這是萬物歸宗的產品,一切高密度運算都取決於它,一代龍芯套用的內核就是ALTERA的FPGA。涉及到軍用、工業、互聯網服務器、基站、大型醫療器械,美國獨領風騷,沒有第二個國家的產品能拿得出手的,差距太大。

大概這樣吧,太細我也說不清楚了,畢竟從業才15年。


ZT汽車集團保潔部經理


中國的半導體技術和美日等國相比差距巨大,因為芯片製造產業是一個複雜龐大的生態體系,從原料製作就有精度要求,就是說,哪怕你的技術達到了,原料,製作上面除了問題也不行,而原料精度,製作精度等又有自己的一套技術要求,很遺憾,中國在這方面也不太行。

就算法,電路等等諸多方面,人家知識產權已經拿下來了,而芯片發展這麼多年,已經有了自己的一套系統,如果想繞開這些專利,重新開發一套新的系統,可能性不大。就像Windows系統,你就算做了一個系統,可是人家所有的程序應用都是在這個平臺上開發出來的,你做出來只能是一個空空的系統。

投資回報週期長,中國在這方面一項不重視,不說芯片了,只要是週期長的,往往無人問津。類似於材料,藥品等。


Kevin071


可以說是沒發展。


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