芯片是怎么制作的?中国“芯片”之痛如何破局?

最近,半导体行业受到了大家的广泛关注。

因为在这上面被人卡了脖子,一个占据世界市场13%销售份额、位列中国No.2的电信巨头——中兴,一夜之间便危若累卵。

在智能化已经成为高端制造、高端生活标配的前提下,没多少产品可以离开芯片。

而中国的芯片自给率只有大约6%。这个数字就好比三年自然灾害时期,有钱没地方买粮食;大工业时代,能造汽车、轮船、飞机却没有发动机。

为什么芯片如此重要?

《人民日报》发文称,“互联网核心技术是我们最大的‘命门’,核心技术受制于人是我们最大的隐患”。

芯片,是未来所有高科技产品的最核心元件,也是一个产品的灵魂。无论是人工智能/5G/AR,还是机器人/大数据/云计算/物联网/3D打印等等所有高科技产业都,离不开芯片的支持。

在未来的生产环节中,谁掌控了“芯片”,谁就能监测并追踪这些数据,然后归纳和分析,就能轻而易举的掌握世界脉搏。

由于芯片位掌控了一个产品所有的数据,所有芯片终究归谁掌控,直接决定着谁占有“未来产业链”的最高端的问题,也是新一轮全球化大生产的格局的问题。

未来的竞争不再是谁灭掉了谁,而是谁必须从属于谁。

芯片制作流程

这就要提到芯片的制造,简单说制造工艺就四步。

第一步,从二氧化硅提炼出高纯度的硅,把它弄成尽可能大的象纸一样薄的片;

第二步,用激光在上面刻线;

第三步,把大量微型电器元件放上去,从几千万到8亿不等,比如酷睿i7上就有7.7亿个晶体管;

第四步,封装。

芯片的材料二氧化硅,不值什么钱,值钱的在于芯片的架构、设计、指令集的整合以及加工环节等等。

就拿第二步来说,用来划线的光刻机最好的产品产自荷兰,但是最好的产品往往优先供应给日本、韩国、荷兰、美国,中国能拿到的则是上一代或二代,这注定你起步就比别人差。

芯片生产非常非常非常复杂,几乎每一步都对材料、技术、设备、生产工艺提出艰巨挑战。

局势可以改变吗?

进口半导体支出超过石油进口支出,已足以让中国高层担忧;而半导体也是美国在信息产业时代保持优势地位的核心领域,所以小小芯片不可避免要承载这场中美角力。

但摆在中国面前的,是与美国芯片三十年的差距,就算短时间内有大量资本注入,还是没能改变半导体基础产业弱势的现状。

半导体产业链需要的是源源不断的资本、源源不断的技术投入。从美日韩的经历,起步少不了国家意志,发展少不了政府采购的支持。

如果遵循现有追赶路径,中美相比较,大概中国只有在资金和体制方面可以释放巨大的优势了。不依靠这个优势,不付出巨大的代价、牺牲,指望完成赶超几乎是不可能的。

三大芯片企业下半年试产

产业研究分析机构集邦科技(TrendForce)4月19日指出,中国存储芯片产业目前以投入NAND Flash市场的长江存储、专注于移动存储芯片的合肥长鑫以及致力于普通存储芯片的晋华集成三大企业为主。以目前三家厂商的进度来看,试产时间预计将在2018年下半年,量产时间可能都在2019年上半年,这预示着2019年将成为中国存储芯片生产元年。

从这三大企业目前布局进度来看,合肥长鑫的厂房已于去年6月封顶完工,去年第三季开始搬入测试用机台。合肥长鑫目前进度与晋华集成大致相同,计划将在今年第三季试产,量产则暂定在2019年上半年,进程比预期延后。此外,由于合肥长鑫直接进攻三大DRAM厂(三星、SK海力士和美光)最重要产品之一的LPDDR4 8Gb,后续面临专利争议的可能性较高,为避免这一状况,除了积极积累专利之外,初期可能将锁定在中国市场销售。

反观专注于普通存储芯片的晋华集成,在2016年7月宣布在福建省晋江市建设12英寸晶元厂,投资金额约53亿美元,以目前进度来看,其普通存储芯片的试产延后至今年第三季度,计划在明年上半年量产。

美国会用一切办法延缓中国追赶的脚步。阻止中国收购西方半导体企业、制裁中兴、严控知识产权、甚至发起贸易战,目的就是在让中国停留在低端制造领域,让中国制造围着美国转。

中国的芯片发展之路任重而道远,发展芯片产业,需要企业有创新精神,政府创造出好的环境,让企业家安心做长期投入,两方共同努力,才会有所成就。