我国在芯片领域不断取得研发突破,芯片国产化开启加速模式!
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两年,美国频繁地对中国技术禁运,暴露了我们在半导体(芯片)领域的巨大短板,没有欧美日的设备,我们竟然连中低端芯片都造不出来。
同时,每年花费3000多亿美元进口芯片,对于号称制造大国,拥有门类最齐全工业体系的我们,也是一种不能言说的痛。
于是,致力于半导体的国产化,突破中高端芯片制造的关键设备、关键工艺,成为了近些年中国坚定不移的国家意志,不破楼兰誓不还。
大江南北,也是纷纷上马各类半导体项目,资金丰茂,人才涌起,一派热火朝天好景象;各类“突破”的好消息也理所应当地纷至沓来。
如:中微半导体量产了用于生产5nm芯片刻蚀机,进入台积电的供应链,技术达到全球一线水平。再如:中芯国际宣布将在2021上半年风险量产7nm制程的芯片,成为全球第三家掌握10nm以下芯片制造工艺的企业。再再如:上海微电子研发出了可制造出28nm芯片的光刻机。.......
乐观派据此认为:半导体技术不过如此,不出3-5年,中国就可以摆脱欧美日韩,独立自主地制造出高端芯片。
悲观派认为:上述突破只是点的突破,就像在平原上崛起了几个奇峰,不能据此认为中国半导体很快就会赶超全是高原的欧美日韩。
总之是,公说公有理,婆说婆有理。极端乐观派骂悲观派是跪久了,极端悲观派骂乐观派是小粉红。
双方都没有足够的数据和逻辑,讲明白:中国半导体行业和欧美日韩的差距,到底有多远?1公里,还是十万八千里?
半导体的哪些领域,中国实现了很强的国产化?还有那些领域,几乎完全依赖进口。
下面,夸克财经试着把半导体行业解构成半导体原材料、半导体中间体-硅晶圆、半导体制造设备以及半导体制造工艺四个板块,犹如一个厨师制作美食,需要先准备好上等食材和半成品(原料),然后使用厨具(制造设备),配合多年的高超厨艺(制造工艺),才能烹饪出色香味俱全的美食来(制造出芯片)。
我们尽量用这种庖丁解牛的方式,结合大量数据,为大家更为通俗易懂地展示中国半导体在这些领域的国产自给率情况,以及技术上的差距。
芯片是一种高科技半导体元件产品,芯片的核心技术一直以来都被发达国家尤其是美国掌握着。芯片的需求庞大,但供应却被美国等主要国家牢牢把控,市场价格跌也因为“操控”而跌宕起伏。
我国对半导体尤其是芯片需求量非常高,但国产芯片水平低,技术跟不上,制成工艺也相对落后,十分依赖进口。为了打破芯片垄断的局面,中国将第三代半导体写入“十四五规划”,并提出中国芯片自给率在2025年需要达到70%。半导体领域的投资资金也是翻了好几番。
在政策的引导和高额资金的投入下,国内半导体行业交出了令人满意的成绩,阿里平头哥和紫光展锐等公司在芯片设计方面有了巨大的提升。除了芯片设计,我国也在努力攻克芯片生产难题,希望能够构建属于自己的芯片核心产业链。我国高校目前已经在EUV光刻机核心技术研究有所突破,另外还研发出了我国首台12英寸超精密晶圆减薄机,此设备可以被用于芯片制造生产线。芯片国产化不仅稳中有进,而且还在加速。今日,公布数据显示,日本1月对华机床设备订单暴涨26.8%,创8个月新高。全球对半导体设备的需求将继续扩大。中国半导体领域目前虽然处于落后位置,但整个行业目前发展良好,相信实现芯片自给自足只是时间问题。
芯片制作生产线非常复杂,涉及五十个行业、2000-5000 个工序。首先提纯硅、切成晶 元、加工晶元,之后还需要晶元加工的前后两道工艺,前道工艺分为光刻、薄膜、刻蚀、 清洗、注入;后道工艺则主要是封装,光刻是制造和设计的纽带。中国集成电路行业共 分芯片封装、设计、制造三部分,总体呈现高速增长状态。2004 年至 2017 年,年均 增长率接近20%。 2010至2017年间,年均复合增长率达20.82%,同期全球仅为3%-5%。 中国的芯片制造技术发展较快,但是集成电路制造工艺仍然落后国际同行两代。预计于 2019 年 1 月,中国可完成 14 纳米级产品制造,同期国外可完成 7 纳米级产品制造。长期的代工模式导致芯片设计能力和制造能力不足、研发投入不足、人才缺失等问题, 导致核心技术受制于人、产品处于中低端的局面。
芯片的产业发展需要上下游产业链企业的合作,从全球分工的角度看,各国擅长的领域 有所不同。荷兰可以生产技术顶尖的光刻机,而在芯片制造领域比较薄弱。美国拥有庞 大的芯片产业链,芯片的设计、生产、封装技术都位居世界前列,但是美国芯片厂商的 芯片制造设备仍然需要从 ASML 进口光刻机。芯片设计领域中,能够进行设计并达到 世界一流水平的企业较多。国内有联发科、华为麒麟等企业,国外还有三星、高通、苹 果、英特尔、AMD 等世界巨头。而在芯片制造领域,能够制造并达到世界一流水平的 企业只有台积电、英特尔、三星等少数几家公司。从这个角度来说,芯片制造比芯片设 计的技术门槛更高
随着全球缺芯的加剧,缺芯问题成为了制约高端制造企业发展的核心难题,并且美国为了遏制我国相关科技公司的发展,修改相关规定,对我国芯片实施了断供,这使我国在相关领域的发展举步维艰。
但是随着我国各大科技巨头投身到芯片产业链的研发之中,我国在芯片领域不断传出好消息,使得我国芯片领域的破冰之旅鼓舞人心,如长春光机所突破了光刻机核心部件“光学投影物镜”制造关键技术,实现了中国超精密光学技术的跨越式发展。这无疑会推动我国在芯片领域的跨越式发展,并且有消息称我国的上海微电子科技公司研发的国产光刻机也即将面世。
国内代工一哥实现14nm芯片国产化?
说到芯片国产化就要从华为的麒麟710A说起,在2020年5月在中芯国际成立20周年之际,上海中芯国际的每个员工都收到了一部搭载有麒麟710A的荣耀手机,这款荣耀手机搭载的麒麟710A并不是台积电代工的,而是采用了中芯国际的14nm工艺,所以在网络上就流传了一种说法,说麒麟710A是纯国产芯,如果这个说法成立的话,麒麟710A是具有划时代意义的,但是纯国产的概率不大,因为在当时中芯国际可以使用ASML的DUV光刻机为华为代工这款14nm芯片,随着美国发布禁令,麒麟710A也就随之停产了,如果是纯国产就不会受到美国禁令的影响。
作为国内芯片代工老大哥,在此次美国的制裁之下也是没能幸免,受到了各方面的打压,好在由于此前拥有一定的芯片生产机器,但此次的危机也让中芯国际意识到要拥有自己的核心技术,不能把自己的命脉交到别人的手中,要摆脱受制于人的局面就要加大在相关核心技术领域的研发力度。
目前中芯国际正在全力以赴的去美国技术,如果我国上海微电子科技公司的DUV光刻机能实现交付投入使用,那么中芯国际要实现100%芯片的国产化也就不远了,届时或将彻底摆脱芯片受制于人的尴尬局面。