03.05 芯片是设计难,还是工艺更难?

妥妥的588598


芯片是一个体系化的,只有全部的产业链都配合好了才能进行生产,无论是设计、工艺、制造都一样,但是整体看起来还是工艺更难。特别是从华为的海思芯片的成功来看,工艺太难了。

一、设计难,但是也有基础

芯片设计上就是一套解决方案,而美国有大量的芯片设计公司,比如高通,AMD,NVIDIA,三星,苹果等等,这些设计公司就具有非常强大的设计能力。

我国的华为海思麒麟芯片也一样,依靠强大的设计能力,麒麟芯片自己成为了国产芯片的重要的标杆企业,也是少数具备自主研发设计能力的企业。

现在海思麒麟芯片已经和高通芯片在争夺全球芯片第二的席位,仅次于苹果的A系列芯片,这不得不说是巨大的成功。

二、工艺难,所以我国芯片远远落后

在芯片的工艺上,我国是远远落后的,比如我国现在还在做28nm的芯片,但是现在高通已经做了7nm芯片,中间至少差了3代,现在我国28nm的中芯国际的工艺是三星五年前的工艺,由此可见差距有多大。

在电脑芯片也是一样,Intel马上就要做10nm级别的芯片了,我们还是远远落后。而且芯片是没办法跨代发展的,你只有现生产了45nm的芯片才能生产28nm的芯片,而不是直接生产14nm的芯片,因为技术难题根本没办法跨代解决,只能一个个攻克。


现在有华为的海思麒麟芯片,还有寒武纪的AI芯片,我国芯片发展在加速了。而小米的芯片还是相当低端和落后的。

你认为华为芯片能超过苹果A系列芯片吗?


毛琳Michael


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


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


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


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。


图片来自于网络,如有侵权请联系作者删除,更多分享请上部关注【东风高扬】。


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


感谢您的阅读!

高通、苹果、华为的芯片都要找三星,台积电代工,同样的工艺,为什么设计出来的芯片有高下之分?!所以,工艺难,设计更难。我们将一款芯片的出现,比喻成做房子。高通,苹果,华为将图纸做出来;然后,台积电,三星等厂商按照图纸将芯片搭建出来。

为什么建筑师比教建造师吃香?因为建筑师在设计图纸的时候,要考虑到多方面:承重墙,钢筋,房子是否符合力学设计等等,让这张图纸能变为实际的大楼。

而建造师们拿到图纸后,会根据要求,在里面进行添砖加瓦,加入砼,钢筋等等。而制造芯片,我们要在空白晶圆上涂感光材料;然后用光刻机,光线刻出精准的图案;再用刻蚀机的等离子体冲刷,让晶圆被刻出很多沟槽。

当然,你会发现芯片的加工需要几个最主要的设备:光刻机和刻蚀机。而ASML的光刻机是最难拿到的,人家一年就生产几台,而且基本上被台积电,三星抢了;中芯定的光刻机,还被谎称火烧了。但是,如果有了这台设备,基本上谁就先掌握了工艺技术,比如7nm工艺。

而设计为什么难?很多人说,国产企业都设计,还不是因为工艺制造难吗?所以,我们不能生产,只能设计吗?这种说法确实也没有错。

但是,设计上有高下之分,确实设计很简单,但是设计出来的产品,并不能使用,就像小米澎湃S2,因为流片失败好多次,迟迟未出。

所以,在我看来,工艺确实难,我们难在没有技术;但是,设计更难,因为你的设计,如果不能设计出准确,性能高的芯片,可能制造不出,就算制造出来,性能不行,有什么用呢?


LeoGo科技


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


只能说都不容易,不管是设计还是工艺,对于半导体行业而言都是壁垒所在。

这也是中国芯片一直攻克不了的问题,这需要整个产业链的协同,包括人才、产业等,这点需要一个长期的过程才能形成,这也是硅谷不可替代的所在。

回答来自科技行者团队成员——李祥敬


科技行者


肯定是设计更难,打一个比方。工艺就好像画家的笔和颜料,没有顶级的笔和颜料大师也能画出震惊世界的名画,而给你顶级的笔和颜料,你我之辈也只能画出平庸的模仿画,做芯片也是大同小异。逻辑电路和数字电路是大学里挂科最严重的课程,众多的架构工程师在没有良好思路的指引下只能慢慢的积累架构设计,这是一个长期的试错过程,需要大资金的投入和漫长的回报期。中国这么注重眼前利益的国家很难再这个方面突破,所以中国的芯片产业尤其是台式机服务器产业很悲观,也许基于arm的简单指令集cpu以后足够强大到能够发挥x86架构,那样中国可能还会有希望,不过这个过程中有很多的利益要均衡,需要中国架构工程师的努力。工艺水平会慢慢的赶上,因为大工业的同质化是必不可少的,中国这么大的市场哪个厂商也不会忽略。


分享到:


相關文章: