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贝博ballbet体育一颗芯是如何炼成的:制造一颗需5000道工序 - 科|大内

发布日期:2023-08-07 19:19 浏览次数:

  2017年中国集成电路进口量高达3770亿块◈◈✿✿ღ,同比增长10.1%◈◈✿✿ღ;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)◈◈✿✿ღ,同比增长14.6%贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ。2017年中国货物进口额为12.46万亿元大内亚里沙◈◈✿✿ღ,也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%◈◈✿✿ღ,而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元◈◈✿✿ღ。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍◈◈✿✿ღ。

  也许不是人人都了解集成电路◈◈✿✿ღ,但许多人听说过摩尔定律◈◈✿✿ღ。摩尔定律是指◈◈✿✿ღ,当价格不变时◈◈✿✿ღ,集成电路上可容纳的元器件的数目◈◈✿✿ღ,约每隔18个月便会增加一倍大内亚里沙◈◈✿✿ღ,性能也将提升一倍◈◈✿✿ღ。在半个世纪前◈◈✿✿ღ,由英特尔创始人之一的摩尔提出的这一推测◈◈✿✿ღ,已经延续了50多年◈◈✿✿ღ。

  摩尔定律揭示了集成电路领域的发展速度◈◈✿✿ღ。在这样的高速创新发展中◈◈✿✿ღ,集成电路的产品持续降低成本◈◈✿✿ღ、提升性能◈◈✿✿ღ、增加功能◈◈✿✿ღ。也是在这样的高速发展中◈◈✿✿ღ,各国集成电路技术的差距越拉越大◈◈✿✿ღ。有业内人士表示◈◈✿✿ღ,中国若想在主要集成电路领域追赶上顶级公司◈◈✿✿ღ,需要的不止时间◈◈✿✿ღ,而是整个系统性提升◈◈✿✿ღ。

  海关总署公开信息显示◈◈✿✿ღ,集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油◈◈✿✿ღ,且二者进口差额每年都在950亿美元以上◈◈✿✿ღ。其中◈◈✿✿ღ,2017年中国集成电路进口量高达3770亿块◈◈✿✿ღ,同比增长10.1%◈◈✿✿ღ;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)◈◈✿✿ღ,同比增长14.6%◈◈✿✿ღ。2017年中国货物进口额为12.46万亿元◈◈✿✿ღ,也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%◈◈✿✿ღ,而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元◈◈✿✿ღ。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍◈◈✿✿ღ。

  芯片◈◈✿✿ღ,是指内含集成电路的硅片◈◈✿✿ღ,体积很小贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ,常常是计算机或其他电子设备的一部分◈◈✿✿ღ。芯片组◈◈✿✿ღ,是一系列相互关联的芯片组合◈◈✿✿ღ。它们相互依赖◈◈✿✿ღ,组合在一起能发挥更多作用◈◈✿✿ღ,比如◈◈✿✿ღ,计算机里的中央处理器(CPU)及手机中的射频大内亚里沙贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ、基带和通信基站里的模数转换器(ADC)等◈◈✿✿ღ,就是由多个芯片组合在一起的更大的集成电路◈◈✿✿ღ。而集成电路是非常精密的仪器◈◈✿✿ღ,其单位为纳米◈◈✿✿ღ。一纳米为十万分之一毫米◈◈✿✿ღ。这就对设计◈◈✿✿ღ、制造工艺都有非常严格◈◈✿✿ღ、高标准的要求◈◈✿✿ღ。

  芯片的种类很多◈◈✿✿ღ,芯谋研究首席分析师顾文军对北京青年报记者表示◈◈✿✿ღ:“仅从产品种类来说◈◈✿✿ღ,芯片的种类就有几十种大门类◈◈✿✿ღ,上千种小门类◈◈✿✿ღ;如果涉及设备流程的话就更多了◈◈✿✿ღ。美国是整体式◈◈✿✿ღ、全方位处于领先地位◈◈✿✿ღ,而我们只是在某些领域里面有所突破◈◈✿✿ღ,并且这些领域也并非核心◈◈✿✿ღ、高端的领域◈◈✿✿ღ,比如中国在存储器◈◈✿✿ღ、CPU◈◈✿✿ღ、FPG及高端的模拟芯片◈◈✿✿ღ、功率芯片等领域◈◈✿✿ღ,几乎是没有的贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ。如果中国发力研发◈◈✿✿ღ,在某些小的门类中可能会有所突破◈◈✿✿ღ。”

  以运营商业务为例◈◈✿✿ღ,通信基站设备是其最主要的产品之一◈◈✿✿ღ,而在一台通信基站中就有上百颗芯片负责实现不同功能◈◈✿✿ღ。“简单来说◈◈✿✿ღ,基站发射并回收信号◈◈✿✿ღ,收回信号后首先要有芯片滤波◈◈✿✿ღ,稳定信号◈◈✿✿ღ;然后还有芯片将这种特别小的信号放大◈◈✿✿ღ;再有芯片进行解析◈◈✿✿ღ、处理◈◈✿✿ღ;然后是芯片负责传输◈◈✿✿ღ、分发◈◈✿✿ღ。基站核心跟电脑类似贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ,可以实现各种功能◈◈✿✿ღ,但它可以支持多个手机◈◈✿✿ღ,因而速度更快◈◈✿✿ღ,芯片更复杂◈◈✿✿ღ。”上述人士表示◈◈✿✿ღ。

  其中◈◈✿✿ღ,最典型的是ADC芯片◈◈✿✿ღ,中国目前还无法生产出可替代产品◈◈✿✿ღ。ADC芯片是模数转换芯片◈◈✿✿ღ,负责将天线接收的连续的模拟信号转换为通话或上网的数字信号◈◈✿✿ღ。目前ADC主要依赖亚德诺◈◈✿✿ღ、德州仪器等公司供应◈◈✿✿ღ。

  从软件方面来说◈◈✿✿ღ,EDA仿真软件是另一个典型◈◈✿✿ღ。利用该软件◈◈✿✿ღ,电子设计师才可以在电脑上设计芯片系统◈◈✿✿ღ,大量工作可以利用计算机完成◈◈✿✿ღ,并可以实现多个产品的结合试验等◈◈✿✿ღ。如果没有EDA仿真软件◈◈✿✿ღ,则需要人工进行设计◈◈✿✿ღ、试验◈◈✿✿ღ,耗费的人力◈◈✿✿ღ、时间等成本不计其数◈◈✿✿ღ。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有十几种◈◈✿✿ღ,基本都来自于美国◈◈✿✿ღ。

  一位芯片制造领域的专家向北青报记者介绍◈◈✿✿ღ,一颗芯片的制造工艺非常复杂◈◈✿✿ღ,一条生产线道工序◈◈✿✿ღ。就拿代工厂来说◈◈✿✿ღ,需要先将“砂子”提纯成硅◈◈✿✿ღ,再切成晶元◈◈✿✿ღ,然后加工晶元◈◈✿✿ღ。晶元加工厂包含前后两道工艺◈◈✿✿ღ,前道工艺分几大模块光刻◈◈✿✿ღ、薄膜◈◈✿✿ღ、刻蚀◈◈✿✿ღ、清洗◈◈✿✿ღ、注入◈◈✿✿ღ;后道工艺主要是封装互联◈◈✿✿ღ、打线◈◈✿✿ღ、密封◈◈✿✿ღ。其中◈◈✿✿ღ,光刻是制造和设计的纽带◈◈✿✿ღ。

  其中许多工艺都在独立的工厂进行◈◈✿✿ღ,而使用的设备也需要专门的设备厂制造◈◈✿✿ღ;使用的材料包括几百种特种气体◈◈✿✿ღ、液体◈◈✿✿ღ、靶材◈◈✿✿ღ,都需要专门的化工工业◈◈✿✿ღ。另外◈◈✿✿ღ,集成电路的生产都是在超净间进行的◈◈✿✿ღ,因此还需要排风和空气净化等系统◈◈✿✿ღ。

  有说法认为◈◈✿✿ღ,集成电路是比航天还要高的高科技◈◈✿✿ღ。该业内人士表示◈◈✿✿ღ,这种说法也不无道理◈◈✿✿ღ,“航天的可靠性估计也就4个9◈◈✿✿ღ、5个9的样子(X个9表示在软件系统一年时间的使用过程中◈◈✿✿ღ,系统可以正常使用时间与总时间之比)◈◈✿✿ღ。现在硅晶圆材料的纯度就要6个9以上◈◈✿✿ღ。”

  根据前瞻研究院的报告显示◈◈✿✿ღ,目前◈◈✿✿ღ,全球芯片仍主要以美大内亚里沙◈◈✿✿ღ、日◈◈✿✿ღ、欧企业产品为主◈◈✿✿ღ,高端市场几乎被这三大主力地区垄断◈◈✿✿ღ。在高端芯片领域◈◈✿✿ღ,由于国内厂商尚未形成规模效应与集群效应◈◈✿✿ღ,所以其生产仍以“代工”模式为主◈◈✿✿ღ。

  截至2015年年底的数据显示◈◈✿✿ღ,全球共有94家先进的晶元制造厂商◈◈✿✿ღ,其中17家在美国◈◈✿✿ღ,71家在亚洲(中国有9家)◈◈✿✿ღ,6家在欧洲◈◈✿✿ღ。日本在上世纪80年代处于领先地位◈◈✿✿ღ,但自90年代开始其全球半导体市场份额显著下降◈◈✿✿ღ,至2015年仅有3家日本芯片制造商位列全球排名前二十东芝◈◈✿✿ღ、瑞萨电子和索尼◈◈✿✿ღ。而与此同时◈◈✿✿ღ,东亚其他国家已成为动态随机存取存储器市场的主要公司◈◈✿✿ღ。韩国三星电子和海士力目前是世界第二和第三大半导体公司◈◈✿✿ღ。

  根据美国半导体产业协会(SIA)的最新统计数据显示◈◈✿✿ღ,2017年1月至2月◈◈✿✿ღ,中国和美国的芯片市场规模份额扩大◈◈✿✿ღ,分别为33.10%和19.73%◈◈✿✿ღ;日本和欧洲的芯片市场份额有所下降◈◈✿✿ღ,分别为9.29%和9.12%◈◈✿✿ღ。中国芯片市场是全球最大◈◈✿✿ღ、增长最快的市场◈◈✿✿ღ,但是对外依存度过高◈◈✿✿ღ。

  自1993年1月以来◈◈✿✿ღ,英特尔一直是世界上最大的芯片制造商◈◈✿✿ღ。个人计算机所用的CPU处理器中◈◈✿✿ღ,英特尔就占据了八成份额◈◈✿✿ღ。人们耳熟能详的奔腾◈◈✿✿ღ、赛扬◈◈✿✿ღ、酷睿等处理器都来自英特尔◈◈✿✿ღ。目前◈◈✿✿ღ,英特尔的年营收率仍然在继续增长无论是从PC◈◈✿✿ღ、数据中心服务器◈◈✿✿ღ,还是物联网芯片◈◈✿✿ღ。

  2016年英特尔仍是全球最大芯片供应商◈◈✿✿ღ,全年芯片销售额达540.9亿美元◈◈✿✿ღ,较2015年增长4.6%◈◈✿✿ღ;市场份额达15.7%◈◈✿✿ღ。

  而在手机芯片中◈◈✿✿ღ,高通是另一大巨头◈◈✿✿ღ。目前国内除了华为◈◈✿✿ღ、三星等手机厂商外◈◈✿✿ღ,其余安卓手机厂商采用的全部都是高通处理器◈◈✿✿ღ。除了购买芯片的费用外贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ,高通还向每台手机收取专利费用◈◈✿✿ღ。此前◈◈✿✿ღ,魅族就与高通对簿公堂◈◈✿✿ღ,魅族副总裁李楠称◈◈✿✿ღ,有100多家手机厂商都与高通签订了购买专利的协议◈◈✿✿ღ。

  根据中国半导体行业协会统计◈◈✿✿ღ,2017年中国集成电路产业销售额达到5411.3亿元◈◈✿✿ღ,同比增长24.8%◈◈✿✿ღ。其中◈◈✿✿ღ,集成电路制造业增速最快◈◈✿✿ღ,2017年同比增长28.5%◈◈✿✿ღ,销售额达到1448.1亿元◈◈✿✿ღ。设计业和封测业继续保持快速增长◈◈✿✿ღ,增速分别为26.1%和20.8%◈◈✿✿ღ,销售额分别为2073.5亿元和1889.7亿元◈◈✿✿ღ。

  来自海关总署的数据显示◈◈✿✿ღ,2017年中国出口集成电路2043.5亿块◈◈✿✿ღ,同比增长13.1%◈◈✿✿ღ;出口金额为668.8亿美元◈◈✿✿ღ,同比增长9.8%◈◈✿✿ღ。

  一份由半导体协会和工信部中国电子信息产业发展研究院公布的2017年国内十大集成电路设计/制造行业的最新排名报告显示◈◈✿✿ღ,在国内前十大集成电路设计企业当中◈◈✿✿ღ,华为海思半导体以361亿元销售额排名第一◈◈✿✿ღ;清华紫光展锐以110亿元排名第二◈◈✿✿ღ;中兴微电子以76亿元排名第三◈◈✿✿ღ。随后的还有华大半导体◈◈✿✿ღ、智芯微电子◈◈✿✿ღ、汇顶科技◈◈✿✿ღ、士兰微电子◈◈✿✿ღ、敦泰科技(深圳)有限公司◈◈✿✿ღ、格科微电子和中星微电子◈◈✿✿ღ。

  有专家表示◈◈✿✿ღ,我国集成电路的起步并不算晚◈◈✿✿ღ,只比美国晚几年◈◈✿✿ღ。但由于其间欧美技术封锁◈◈✿✿ღ、国内历史问题等多种因素◈◈✿✿ღ,目前与欧美的差距比较大◈◈✿✿ღ,想要在短时间内追赶有难度◈◈✿✿ღ。

  一位从业者对北青报记者表示◈◈✿✿ღ,从整个行业来看◈◈✿✿ღ,美国卡的是“IP(知识产权)”◈◈✿✿ღ,“围绕IP的战争更激烈◈◈✿✿ღ,就算你用了人家的技术◈◈✿✿ღ,人家也有产权◈◈✿✿ღ,你无法绕开它去解决问题◈◈✿✿ღ。”资料显示◈◈✿✿ღ,IP核将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块◈◈✿✿ღ,如FIR滤波器◈◈✿✿ღ、SDRAM控制器◈◈✿✿ღ、PCI接口等设计成可修改参数的模块◈◈✿✿ღ。上述人士表示◈◈✿✿ღ,中国集成电路行业一直流行一个词语“弯道超车”◈◈✿✿ღ,很多人在想◈◈✿✿ღ,能否跳离美国的IP核而另起炉灶◈◈✿✿ღ,另外开发一整套的生态系统?但这实在太复杂了◈◈✿✿ღ。

  多位行业研究人士表示大内亚里沙◈◈✿✿ღ,目前中国的集成电路是系统性落后◈◈✿✿ღ,整体提升需要从基础性研究和人才培养来做◈◈✿✿ღ,需要比较久的时间◈◈✿✿ღ,“我们需要先培养数学◈◈✿✿ღ、物理等学科的基础人才◈◈✿✿ღ。这些人提上来后◈◈✿✿ღ,再由他们培养跟其他学科交叉的人才◈◈✿✿ღ。他们需要掌握工业设计等技术◈◈✿✿ღ。”

  华为海思半导体有限公司成立于2004年◈◈✿✿ღ,前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心◈◈✿✿ღ。目前◈◈✿✿ღ,海思总部位于深圳◈◈✿✿ღ,在北京◈◈✿✿ღ、上海及美国硅谷和瑞典设有设计分部◈◈✿✿ღ。其产品覆盖无线网络◈◈✿✿ღ、固定网络◈◈✿✿ღ、数字媒体等领域的芯片及解决方案◈◈✿✿ღ,成功应用在全球100多个国家和地区◈◈✿✿ღ;在数字媒体领域◈◈✿✿ღ,已推出SoC网络监控芯片及解决方案◈◈✿✿ღ、可视电话芯片及解决方案◈◈✿✿ღ、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案◈◈✿✿ღ。华为海思的产品在运营商业务◈◈✿✿ღ、消费者业务等多个业务线都有应用贝博ballbet体育◈◈✿✿ღ,而普通消费者更多是因为华为手机搭载的麒麟处理器认识它◈◈✿✿ღ,目前华为多款手机包括Mate系列◈◈✿✿ღ、P系列及荣耀手机都有搭载◈◈✿✿ღ。麒麟960还被外媒评为“2016最佳安卓机处理器”◈◈✿✿ღ,表现超过高通处理器◈◈✿✿ღ。海思总裁何庭波曾表示◈◈✿✿ღ,“我们在开始做7纳米◈◈✿✿ღ,也在跟着业界一起看5纳米这些更先进的工艺◈◈✿✿ღ。”

  紫光展锐则是紫光集团响应国家的集成电路发展战略◈◈✿✿ღ,而通过资本运作◈◈✿✿ღ、企业布局等方式大力发展起来的◈◈✿✿ღ。2013年12月◈◈✿✿ღ,紫光集团收购在美国纳斯达克上市的国内排名第一◈◈✿✿ღ、世界排名第三位的通信基带芯片设计企业展讯通信公司◈◈✿✿ღ,进而在2014年7月完成对同为纳斯达克上市公司◈◈✿✿ღ、国内排名第二的通信芯片设计企业锐迪科微电子公司的并购◈◈✿✿ღ。2016年◈◈✿✿ღ,紫光控股上海宏茂微电子公司◈◈✿✿ღ,布局集成电路封装测试领域◈◈✿✿ღ。同时◈◈✿✿ღ,2016年紫光控股武汉长江存储有限公司◈◈✿✿ღ,并在成都◈◈✿✿ღ、南京陆续签约落地总投资额近1000亿美元的存储芯片与存储器制造工厂◈◈✿✿ღ。

  据其官网消息◈◈✿✿ღ,2015年◈◈✿✿ღ,紫光展锐与英特尔达成合作◈◈✿✿ღ,开发出了基于英特尔x86架构的系统芯片并上市◈◈✿✿ღ。目前◈◈✿✿ღ,紫光展锐拥有5000多名员工◈◈✿✿ღ,其中90%以上是研发人员◈◈✿✿ღ;在全球设有16个技术研发中心◈◈✿✿ღ。紫光展锐正致力研发国产自主可控架构的CPU◈◈✿✿ღ。贝博ballbet体育贝博ballbetballbet贝博体育app下载◈◈✿✿ღ。

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