03.03 為什麼芯片很難製造?

KOBE244


在2018年的芯片危機,以及美國對中興和華為的找茬,讓我們認識到了芯片的巨大價值,以及我國在芯片製造領域與美國的巨大差距。芯片真的很難製造嗎?是的,非常難製造。


1、巨大的研發成本和投入

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產品牌華為,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。


2、芯片研發難度太高

芯片研發難度也非常高,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,所以別看高通已經做了7nm芯片,我們開始做芯片還要從40nm開始做,難度非常高。

3、芯片很難盈利

芯片領域除了高通,聯發科,華為,蘋果,三星,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,這對於新玩家,是巨大的難度。

不過好在我們有華為芯片,代表中國芯片先進性。

你認為華為芯片有可能超過高通芯片嗎?


毛琳Michael


美國對中興的一紙禁令,便輕而易舉的讓中興陷入絕境,泱泱大國,竟也擺脫不了對美的依賴。缺”芯”的命門顯露無遺,不禁讓我們深思,芯片真的那麼難製造嗎?

並非所有的芯片都很難製造

其實,並非所有的芯片都很難製造。如果你回家隨便拆開一個藍牙音箱、機頂盒、冰箱洗衣機,你便會發現,裡面的核心芯片大部分都是國產品牌。但不可否認的是,這些芯片大多應用於消費類領域。在對穩定性和可靠性要求很高的通信、工業、醫療以及軍事的大批量應用中,國產芯片跟國際一般水平相比,仍然還有很大差距。

為什麼芯片很難製造?

為什麼芯片很難製造,原因主要有兩點:①試錯成本高;②排錯難度大。

1、試錯成本高

做一個app,可以一天一個版本,有bug也沒關係,第2天就可以修復,試錯和修改的成本幾乎為零;

做一個電路板,設計時長在1-30天之間,生產週期在3-14天之間,出錯重新投板,試錯費用在幾百到幾千之間,最多數萬塊錢;

而做一個芯片,不算架構設計,從電路設計到投片,最少半年;投片到加工,2-3個月;一次投片的費用最少也是數十萬元,先進工藝高達一千萬到幾千萬。

如此高的試錯和時間成本,對成功率有著極高的要求,需要多個工種密切配合,延長流程,反覆驗證,團隊中一個人出錯,3個月後回來的芯片可能就是一塊兒石頭。修改一輪,於是,又三個月過去了。

2、排錯難度大

互聯網編個軟件,調試程序可以在任意地方設置斷點,查看變量實時狀態或者做出記錄;

硬件電路板上,幾乎任何一根信號線都可以拉到示波器上看波形;

而一顆小小的芯片,上億個晶體管,能測量到的信號線卻只有十幾根到幾百根。憑藉這少得可憐的信息,推理出哪個晶體管的設計錯誤,難度可想而知。

模仿也好,抄襲也罷,在互聯網,我們有BAT可以和facebook/google過過招;在電子整機,我們有華為中興可以對抗思科愛立信;但在IT行業裡,獨獨芯片,我們沒有跟美國抗衡的能力。

雖然芯片很難製造,但好在我們有一個華為。麒麟處理器已在華為手機上得到實現,還是高端的類型,雖說暫時還拼不過高通,但也佔據了一地之席。

君不見,十年前華為研發芯片的時候,我們對它嗤之以鼻,而今,它卻成了唯一的安慰。

為什麼芯片很難製造?“試錯成本高”和“排錯難度大”便是最根本的因素,啥也不說了,中國加油!


隔壁街的男友


芯片,指內含集成電路的硅片,常常是計算機或其他電子設備的一部分。從目前的技術水平上來說,對於中國人來說,製造一枚合格的芯片確實要比外國人制造芯片要困難得多。據調研公司International Business Strategies Inc.估計,中國有近90%的芯片是進口或在華外企生產的,而國產芯片只佔到國內需求的8%左右。為什麼芯片很難製造?筆者認為有以下幾個原因:

首先,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,消耗的時間週期非常長,並非簡單的資金投入就可以完成。試錯週期長,意味著需要邏輯嚴謹細緻的工作態度,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。

其次,芯片的製造工藝非常複雜。一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。包括將“砂子”提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。晶元加工廠包含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。

另外,芯片的設計需要非常強大的通力合作的人才團隊。除了美國,包括中國在內的大多數發展中國家人才都集中在技術應用中,但鑽研算法、芯片等底層系統的人才太少。這就導致製造芯片的話語權一直掌握在美國等發達國家手中。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“瞄準市場的需求,做一些應用,開發一些短平快的產品,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。現在的學生因為環境所迫,願意去更容易掙到錢的。

所以,若想製造出合適的芯片,必須攻克以上幾個難關。


鎂客網


現在被代工國家對技術的壟斷,導致我們過度依賴外來技術,我們必須去研發自己的東西,但是由於壟斷,自主芯片製造就顯得尤為艱難。而以下這幾個原因的重合,就讓芯片製造顯得困難了!

一、製造工藝複雜

有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技,計算機裡的中央處理器及手機中的射頻、基帶和通信基站裡的模數轉換器等,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,其單位為納米。一納米為十萬分之一毫米。這就對設計、製造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。而一個芯片的製造就需要上千個工藝程序,製造流程的複雜對芯片製造產生了很大的阻攔。


二、製造成本太高

芯片生產時,一條生產線大約涉及50多個行業,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。

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製造;工藝的複雜也註定了製造成本的高昂,而成本讓許多不太龐大的製造工廠望而卻步,不敢去嘗試,這也是芯片製造困難的一個重要原因。


三、自主研發程度

在芯片製造行業,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、歐企業產品為主,高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。而我國的芯片製造主要還是以“代工”為主。

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。


歐界科技


集成電路不斷髮展,功能也越來越強大,很多的技術都體現在很小的一個芯片裡。從美國斷供芯片給中興使用的事件就可以看出,製造芯片有多大的難度。同樣的一堆沙子,有的人可以製造芯片,有的人卻只能用在建築方面。

製造芯片,先要搞定原材料,原材料就是我們常見的沙子,要經過提取裡面的硅、鍺、硒這些物質,它們具有半導體的特性,在導體和絕緣體之間,常溫下可激發原子的載流能力。主要用到的還是硅這種物質,但要提取不是一件容易的工作,需使用到很多的化學反應,純度要達到99.9%,如果純度達不到要求,物質就有可能發生導電或絕緣。


要想在晶圓上實現集成電路,需要使用到大量的晶體管形成PN結,其中的電子在電場的影響下自由流動,形成電流導電。當有原子形成了穩定的結構,電子就不會流動,就會形成絕緣體。 對於這些很微小的化學元素物質,在操作過程中需要專業的技術人員進行調配,摻入不同的元素,才能成為不同的半導體,一邊為P型,一邊為N型,兩邊交叉的地方就是PN結。


摻入的過程是最核心的部份,必須用到光刻設備,而這個設備金額高達1億歐元以上,需要提前支付訂金,製造的時間就要花一年以上。有了光刻設備才可以將數以億計的門級電路映射到晶圓襯底上,通過腹膜對晶體開鑿出很多的開口,以便離子摻入物質,生成不計其數的PN結,然後再經過蝕刻腐蝕掉多餘的物質。這些流程對設備和技術的精度要求非常高,都是以納米來計算。



芯片從原材料加工到光刻蝕刻、封裝形成一顆完整的芯片,中間經歷了很多的環節,對技術、資金、人才都有很高的要求,用點沙成金形容芯片的製造過程很合適。


星河方舟


芯片,指內含集成電路的硅片,常常是計算機或其他電子設備的一部分。從目前的技術水平上來說,對於中國人來說,製造一枚合格的芯片確實要比外國人制造芯片要困難得多。據調研公司International Business Strategies Inc.估計,中國有近90%的芯片是進口或在華外企生產的,而國產芯片只佔到國內需求的8%左右。為什麼芯片很難製造?筆者認為有以下幾個原因:

首先,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,消耗的時間週期非常長,並非簡單的資金投入就可以完成。試錯週期長,意味著需要邏輯嚴謹細緻的工作態度,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。

其次,芯片的製造工藝非常複雜。一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。包括將“砂子”提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。晶元加工廠包含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。

另外,芯片的設計需要非常強大的通力合作的人才團隊。除了美國,包括中國在內的大多數發展中國家人才都集中在技術應用中,但鑽研算法、芯片等底層系統的人才太少。這就導致製造芯片的話語權一直掌握在美國等發達國家手中。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“瞄準市場的需求,做一些應用,開發一些短平快的產品,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。現在的學生因為環境所迫,願意去更容易掙到錢的。

所以,若想製造出合適的芯片,必須攻克以上幾個難關。

以上就是謝哥的回答了,如果覺得沒有模稜兩可的感覺,那就給個機會繼續看下去;

筆者謝哥,是一個標準的80後,不是老學究,也不是小鮮肉,十多年的職業炒股生涯中,集結了一批''民間股神''在一起潛心研究股票多年,總結出一套選股法選擇牛股成功率極高的思路,深受股民朋友推崇:高拋低吸選股法

中元股份是在半年以來一直下跌,總跌幅已到達60%以上,而在近期的半個月以來,才開始出現緩慢上漲。而也是在開始上漲的前一天,出現了底部信號,在兩天後出現了引爆信號,到目前為止,漲幅已達到33.80%。

或者有朋友會問你這麼會分析幹嘛自己不去炒股還在這裡發文!謝哥我呢確實在炒股,你們可以去圈內打聽一下,至於發表文章嘛,則是我的個人愛好,也深知股民的不榮易,也確實是這樣!中國有70%的股民在虧錢!

市北高新是於上月17號號開始出現底部信號的,同時,從這天開始就出現了漲幅,一連十個多工作日下來,漲幅竟達到119.81%

【潛力黑馬】

另外本人本週會選選出幾隻潛力股讓粉絲們參考,這一週的幾隻類似西藏發展的潛力已選出,有興趣的朋友可以時常關注我的動態!希望大家一起交流,一起進步,也希望我的一點見解給大家帶來幫助!

從上圖可以看到此股的走勢是不是跟上面講到的兩隻股票類似呢,都是經過一段時間下跌洗盤迴踩底部支撐後企穩拉昇目前該股也是再次下跌回踩支撐線附近,相信講到這裡大家都清楚了,該股後期走勢,就不在這裡多點評了。

往事一幕幕,A股大揭秘。資金倆不走,一步殼資源。漲停天天有,就在股票池。有用來點贊,沒用動動手。

想了解指標戰法的私信回覆“底部引爆”,我看到後會第一時間回覆,也可以關注公眾號“謝哥談股”(微信1638997375) 進行領取。

牛市的步伐慢慢來臨。我們要做的很簡單,抓好屬於自己的機會,佈局屬於自己的機會,靜心等待新的未來,一起努力,一起把握新的明天。

手機(電腦)前的股票愛好者,雖然我們素未相識,但是往後餘生,謝哥祝你卡里有錢,手機有電,車子有油,家庭美滿,股市長虹!


毛毛說股


這個問題回答起來真的一言難盡,相當之複雜。

芯片製造遠沒有你們想象那麼簡單,一塊指甲蓋大小的芯片誕生需要經歷幾百道工序才能被生產出來。而這裡的芯片我們通常特指CPU、GPU、SoC這樣超大規模的集成電路。

21世紀是屬於科技的時代,電腦被開發出來70餘年,Intel不過40歲,但其中的更新與迭代之快,遠遠超出了其餘行業發展速度。這些芯片成為現在手機、電腦必不可少的零部件,先不論X86、ARM架構上的優勝劣汰,光是製作上就凝聚著全人類的智慧。為什麼這麼說?

因為當今世界上最先進的工藝、生產技術、尖端機械全部都投入到了該製造產業中,因此其半導體制造產業匯聚知識密集型、資本密集型於一身的高端工業。

下圖是經過簡化後的CPU生產工藝流程,每一項裡面又會有大大小小十數項小工序,所以製造一枚先進的CPU可不是件容易的事情。這裡面的涉及到非常多的基礎技術、製造經驗、生產工具問題。

基礎技術研究這個真的不是一蹴而就,半導體廠商為了突破限制,每年都會砸下十幾-數十億去攻克生產難關,迭代生產工藝,比方說Intel 14nm已經沿用4年之久,10nm工藝依然在難產之中,要知道Intel已經是最捨得花錢搞研發的廠商,一年100多億美金就是這樣花光的。這些半導體廠在這個過程積累起大量的基礎知識專利,它用了,你除非獲得授權,不然是不可能用上。

其次是製造經驗,也是寶貴的資產,企業永遠都是逐利的,如果生產流程能精簡、良品率能提高,都是效益的體現,都是白花花的銀子。這些都是需要靠時間、經驗積累起來的,還要有試錯的空間,這樣的經驗積累起來才能為後續研發做好鋪墊,因此一家新入門的半導體企業其背後都有老廠商的扶持。

最後就是製造機器的問題,一條完整而最先進CPU生產線投資起碼要數十億人民幣,而且其中佔大頭的是前工程裡面的光刻機、掩膜板、成膜機器、擴散設備,佔到總投資的70%,這些都是世界上最精密的儀器,每一臺都價值不菲。作為參照,CPU工廠建設、輔助設備、超淨間建設費用才佔到20%。全世界範圍內有能力提供20nm工藝以下光刻機,只有荷蘭ASML一家公司,最先進的EUV光刻機輕易賣出1億歐元一臺,稍微落後一點的也能賣個5000萬歐元。從價格上不難猜測光刻機裡面所蘊含的技術含量有多高,可以說是史上最牛的“加工工具”。

一臺ASML NXE-3350b型光刻機體積

因此即便是不談芯片設計,光是芯片製造已經讓非常多的企業頭疼了,名副其實的匯聚知識密集型、資本密集型於一身的高端工業。

中國在芯片設計、製造方面起步相對較晚,但國家層面上對於半導體制造行業是非常支持的,在不缺錢、不缺人才、不缺政策的方向下,為什麼中國處於落後地位呢?這很大程度上是光刻機等相關設備受到瓦森納禁運政策制約,先進設備被禁止賣給中國大陸,同時芯片製造技術需要半導體企業不斷點科技樹,積累起經驗並消化其中的技術,因此我們很快戶見到中芯國際14nm會在2019年前量產。



超能網


技術是最賺大錢的獨此一家時你開幾千倍於成本的價格,買家都只能認,但也是貶值最快的,業界有晶元死的稱號,就是說哪怕你產品的技術落後於別人一點點,買家都不要,因為大家都要最好的,最好的是最賺錢的。就像蘋果。電腦手機的硬件性能每三年就要翻一番。所以我們手機跟新的那麼快,因為軟件也越來越複雜,不跟新體驗馬上就變渣。市場經濟下很少有投資者敢去碰晶元業。因為是新興產業領先者就有制定規則的優勢,更嚇退後來者。只有我們因為美國的技術封鎖,在軍工和國家安全的需要下不考慮投資收益硬是上馬,反而闖出了新路,同時想不到國內高科技企業也壯大了反過來改善了自主芯片廠的效益。現在來看是美國一家獨強,有著千萬級的專利,中國有特色,最主要的是我們可以自己滿足軍工航天的芯片需要。至於製造工藝一是學模仿,二是技術積累。我們要感謝四十年代一批像哈勃一樣的量子學的基礎物理學家,是他們推動了半導體的發展,進而有了集成電路。哈勃太空望遠鏡就是以他的名字命名的。是他們改變了我們的生活。有一個笑話手機已經是我們的一個器官。


打醬油的大象


我是雪鹿,是一名科技領域創作者,希望我的回答可以對你有幫助。

為什麼芯片很難製造?

對於簡單的芯片是不難的,但是對於代表當下最高科技含量的芯片還是很難的。

芯片是什麼

芯片指內含集成電路的硅片,體積很小,常常是計算機或其他電子設備的一部分。芯片一般是指集成電路的載體,也是集成電路經過設計、製造、封裝、測試後的結果,通常是一個可以立即使用的獨立的整體。

比如,電腦中的CPU就是芯片,可以進行運算處理。電腦中的閃存FLASH也是芯片,可以實現信息的快速存儲。

芯片的生產過程

設計:電腦的CPU芯片的設計圖放大可以有北京故宮那麼大,有上億的晶體管等元件,這些複雜的設計不是一天兩天就能完成的,也是經過很多年的沉澱,大量的資金投入才會完成。

沙子→硅熔鍊→硅錠切割→塗光刻膠→溶解光刻膠、蝕刻、清除光刻膠→光刻膠→離子注入→清除光刻膠→晶體管就緒→電鍍→銅層→拋光→金屬層→晶圓測試→晶圓切片→丟棄瑕疵內核→單個內核→封裝。

以上也只是大概的說明,具體是要經過上千道工序去完成的。

芯片的發展

因為國外芯片技術發展是要快於國內的,加上西方國家的技術封鎖,也讓芯片的生產帶來了難度。特別是專利方面,很多都是國外享有的專利。目前中國在芯片產業領域與西方國家存在著一定的代差。

國外的芯片真的很便宜

這麼複雜的製作工藝,代表著人類技術的巔峰的產品,卻只要幾百幾千就可以買到,國外的芯片真的很便宜,這也導致了我國過分的依賴國外芯片,所以國內的企業很少去想到發展一個投入大還不一定成功的芯片產業。

最後總結:有外因,也有內因,才會造成目前芯片很難製造的景象,尤其中興華為兩波風雨之後,國人也意識到了芯片的重要性,加大了芯片投入,相信不久的將來,芯片製造也會變得簡單。

以上是我對這個問題的解答和觀點,純手打,實屬不易,也僅表達個人觀點,希望能給讀者很好的參考,若是覺得寫的還可以就給個贊吧。


雪鹿生活科技


作為一個科技領域的創作者,下面我就給大家解答一下這個問題。

首先,全球芯片製造強國都是歐美等發達的資本主義國家,由於國家性質的本質性不同,這些國家對中國實施技術封鎖,對於高科技的芯片盡一切能力阻礙中國獲得,特別是一些高精密的設備儀器,中國要想有所突破,必須靠自主研發。

其次,芯片製造的主要儀器是荷蘭生產的光刻機,迫於美國的壓力,禁止向中國出口,對於這種超高精度的儀器,中國目前無法攻擊技術難關去研製,或者中國可以獲得很多年前淘汰的儀器,但是對於芯片的快速發展,這種儀器也已經遠遠落後。

芯片製造說難是真難,說不難也不是不可以。難在芯片必須保持有它的商業價值;也就是必須的有人買。當別人的芯片超過你的芯片時你的芯片就掉價了。所以你總是要開發新的芯片,總是要升級換代,這樣你總要投入很大,但收穫不一定大。正因為此,在全球沒有幾個能製造芯片的。用戶總是選最先進的芯片用,這就是造成芯片業難的主因。

還有就是芯片的研發風險極高,投入規模巨大的東西。電腦CPU長寬三釐米左右的大小,集中幾百萬上千萬個分子大小的元器件,不是專家用嘴可以吹出來的。

同時還有技術壁壘,手機,電腦的芯片框架基本都是✘86和arm指令,沒有外國的授權,中國禁止去開發研究,存在技術壁壘,中國要想可以製造高精度芯片,還需要國人的加倍努力!

以上就是我對這個問題的分享,希望可以幫助到大家,謝謝!


分享到:


相關文章: