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中国为什么造不出芯片

发布时间:2022-04-18 11:57:50

‘壹’ 为什么芯片难造

芯片产业有其独特的内部结构和产业特性。芯片产业链分为五个子链,或者说芯片产业分为五大行业。

第一,设计。数亿的线路如何集成在一起,首先需要设计。芯片设计全球最大的公司是英国ARM,而设计软件,美国EDA居于垄断地位。最近芯片产业最大的新闻是美国英伟达要从英国手里收购ARM,届时美国在芯片产业上将更加强势垄断。华为的海思,设计能力可以达到7纳米。我曾经问华为的副总董明,中国为什么不收购?回答:美欧此类公司,中国永远都不会有收购机会。

第二,制造,包括成品制作和半成品制作。半成品是晶圆,高纯度晶圆基本由日本人垄断,硅的冶炼,日本人可以冶炼到百分之九十点九后面十一个九,然后做成的晶圆是最好的。在晶圆的基础上再做芯片,大家知道这个行业台积电最大,中国的中芯国际目前是全球第五。当然只是产量全球第五,芯片等级较低,利润率也不高,因为许多专利技术不在自己手里,还受到美国严厉监管。

第三,封装测试。将芯片压缩到一个板子上,进行合格测试。因为芯片的线路和触点太多,一个地方有万分之零点几的差错,最终结果也是相当大的差错,所以必须逐个测试。封装测试基本属于劳动密集型,在这个行业,中国与国际差距不大,甚至处于领先地位。

第四,设备。生产芯片的设备大家都知道,最精密的EUV光刻机是荷兰ASML,其他主要是美国。生产晶圆的设备,在日本,主要是三菱、索尼等企业占优势。7纳米工艺光刻机目前只有荷兰ASML能够提供,售价1亿美元以上,有钱还不一定能买到。上海微电子已经能够生产制作28纳米芯片的设备。

第五,辅助材料。包括光刻胶、掩膜版、靶材、封装基板等等,这些材料目前国内仍是瓶颈。

芯片制造是如此之难,却又如此重要。它的特点就是在整个国民经济中的基础性、战略性地位,不管是民生、国防、工业、装备、航天等等,芯片出问题,就等于人的心脏出问题。

芯片又是一个全球充分竞争的行业,但进入的门槛高,周期长,资金密集、技术密集、人才密集。投资动辄数百亿美元,研发人员成千上万,基本是全球有限寡头间的竞争,是跨越国界的国际市场竞争。

但芯片的竞争,由于其重要的战略价值,不仅是市场竞争,它还是国家竞争,乃至成为国际贸易战的有力武器,成为竞争对手之间限制和制裁的重点产业。国家竞争与市场竞争有着不一样的竞争规则。

三、中美竞争背景下的芯片

中美贸易战以来,芯片成为热词,成为焦点。9月15日,迫于美国技术垄断压力,台积电正式停止为华为麒麟芯片代工。华为花了六百万人民币从台湾包机拉回了最后一批芯片,据说是全体华为高管们集资的钱,台积电也算照顾同胞,把能给的货都给了华为。但华为储存的芯片也只够支撑2021年半年的手机出货量。

最近美国商务部放话,中芯国际要上美国的实体名单。中芯国际在中国刚刚上市,募了500多亿人民币。如果说中芯国际在上游的设备和技术上出问题,高性能芯片生产将再生变数,前景不妙。

在芯片领域,中国基本上没法反制美方制裁,供求和技术极端非对称,英特尔、高通、苹果、微软,我们都是强依赖,而其对中国则是弱依赖。就和现在的抖音微信一样,美国要遏制,我们也是没法反制,因为谷歌早已离开中国,脸书压根就没到过中国。

美国国家安全战略和美国对华战略,都将中国作为头号竞争对手,全面遏制中国已是国策。芯片,非对称精准打击,对美机会成本最低,对我伤害最大。以关税为标的的贸易战,上升为以芯片为武器的科技战、产业战,华为成为牺牲品。接班人被羁押,芯片断供,操作程序年底到期,美国商务部对华300多家实体清单,华为独占60余家。当然,美国对华为恐惧也是有原因的,信息技术革命,主要是由美国的通信企业发起。华为是有通信产业基因的公司,不光是有移动终端,还有领先世界的5G技术。如同当年美苏之间的太空竞争,争夺太空主动权,即将到来的数字时代、智能时代,如何能争夺到主导权?芯片成为关键产业的关键环节。

美国并不是简单的反全球化,美国要在全球化中“去中化”。美国鹰派鼓动与中国全面脱钩虽是痴人说梦,但科技脱钩已经开始实施。怎么办?第一个想到的办法就是抢人,数倍的工资挖人。台积电的保安对来自中国大陆的猎头严防死守,据说最后把保安都挖来了。

任正非7月底在东南沿海一些高校去发现人才,因为华为需要增加三万名工程师充实研发队伍。现在最缺的就是人才,芯片之战,成为人才之战。高端制造业的一个特性就是与科学和教育连在一起,其竞争也是国家间教育和科学力量的角逐。中国教育系统至今一个诺奖都没有,也就是说, 缺少从0到1的颠覆式创新。华为的5G是哪儿来的?是土耳其的一位科学家的假设,最后被华为发现并变成了产品。先进技术先由科学家假设、实验室发明,最后由企业家和科学家共同将其产业化。中国工业化快速追赶西方,中间势必缺失了很多东西,少了很多环节。由于基础研究差,导致了底层的硬件、软件都要依赖别人,这是根本差距。

应该说,我们还在追赶当中。只是国际环境变化,我们才提出内循环为主体,这是无奈之举和底线思维。提出发展新格局,并不意味者问题已经解决,而是为了应对复杂严峻的国际环境,做出必要的思想准备和工作准备。内循环为主体,内外循环互促,说起来容易,做起来难!

‘贰’ 为什么中国有自主研发芯片的能力却无法自主生产,有解决办法吗

只要我们的科技水平不断的提高就可以解决这个问题。

对于这件事情,我的个人感想。

芯片通常是一个可以立即使用的独立的整体,它是半导体元器件的统称,又称为集成电路、微电路以及微芯片,换种普通大众比较熟知的说法就是IC。别看芯片的大小只有指甲盖那么点,但是内部工艺特别复杂、难度很大,现在生活科技发展变得越来越快,只要我们的科研人员不断的尝试突破性的技术,那么研制出氟纳米工艺的芯片将不再是难题,甚至还有可能可以制造出更为高端的芯片。

‘叁’ 为什么我们中国这么厉害的一个国家,却造不出芯片

你从哪里看到中国不能生产芯片的?中国芯片产量占世界芯片总量7%,这个数字已经是排名前三的国家和地区了。
现在中国缺乏的是高端芯片的制造技术,原因一:技术复杂度高,其研发成本高昂(包括时间成本和财务成本)。
产品,在集成电路产业领域,一般分为设计、制造和封测三个环节。国内高端芯片的自主可控能力不行,从产业链上看,是设计和制造环节都存在一定差距。芯片的生产工艺发展从60纳米、45纳米、28纳米,再到10纳米,甚至是7纳米,全球芯片制造领域里的领先企业如三星、台积电都是一步步走过来的,国内本土芯片企业如果想从28纳米一下子降到10纳米,很难。
人才,在芯片制造上,“工艺是个门槛”,这需要很有经验的制造团队,有的国内芯片企业不惜花大价钱从国外引进人才团队,就是希望借用他们的经验提高工艺制程水平以及芯片制造良率水平。
生产设备,而决定芯片制造水平的还有一个重要因素——“设备”。根据上世纪签订的《瓦森纳协定》,西方国家对中国进行设备出口是有限制的,这很大程度上影响国内企业在芯片制造设备上的先进程度,“有的小企业不得不买二手设备来支撑工厂的运作。”
知识产品壁垒,“芯片说难不难,说简单不简单。”但在一些关键技术上,国内企业起步晚,在发展过程中,很容易触及国外企业已有的知识产权。比如在存储器芯片领域,刘堃看到,目前国内一些企业都在发展存储器芯片,但未来很有可能会涉及到一些知识产权的问题。
原因二:起步晚,国内芯片制造商,技术不够成熟。造成国内对芯片有需求的企业,对国研芯片不认可。
集成电路的从业者们知道,中国在高端芯片行业缺乏自主创新能力,是行业的一颗定时炸弹。
中国半导体行业协会的统计资料显示,2017年中国集成电路的产品国内自给率仅为38.7%。根据海关总署数据,集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油,且二者进口差额每年都在950亿美元以上。
在国内中低端芯片领域,中国的企业已经具备了一定的技术及产品基础,但是在处理器、存储器等高端芯片领域,国内芯片产品基本不存在竞争优势。虽然在一些芯片领域,我国部分本土芯片企业取得了不错的成绩,但是在产品市场推广方面却遇到了阻碍。
比如国内的一些家电制造企业,对于相关芯片产品的需求量很大。虽然有些芯片产品国内已经能够实现配套,而且价格也比国外进口的芯片价格便宜一半。但放在一个整机的成本上看,芯片多出来的成本算不了什么。“很多国内的芯片应用企业会更倾向于使用国外知名企业的芯片产品,主要是怕本土芯片影响其产品的性能和稳定性。”

‘肆’ 为什么中国生产不了芯片

随着美国对华为的全面技术封锁升级,凡是涉及到美国的设备和技术生产的芯片全都不允许提供给华为,台积电的暧昧表态,联发科的明确拒绝,华为似乎走到了无“芯”绝境,剩下的唯一希望落在中芯国际身上。但是很遗憾,中芯国际作为国内唯一能够量产部分类型芯片的芯片公司,除了生产工艺和世界先进水平差了几个代际之外,相当一部分芯片使用的仍旧是美国的设备和技术。


日前,中芯国际正式宣布将无法为华为代工芯片,华为芯片国产替代梦碎。美国此举无异于釜底抽薪,绝境之下,华为何去何从?小小一枚芯片,为什么我们造不出来?笔者有以下几个方面的思考。

一,基础科学教育和发展的缺失。芯片的生产是一个系统工程,简单的说是把沙子通过各种技术压成硅片,再做成晶圆,再通过蚀刻机和光刻机在上面绘制微电路,最终成为芯片。这一系列的过程需要用到蚀刻机,光刻机,光刻胶等高端仪器和技术。其中关键的光刻机目前我国完全无法自主生产,需要从荷兰阿斯麦公司(ASML)进口,此次制裁事件中,国内的芯片企业在光刻机的购买上全被荷兰阿斯麦公司掐住了脖子。基础科学地教育非常重要,材料化学,数学,电路学这些基础科学教育需要更加的重视和得到加强,科学研究发展的道路上,贪不得快,玩不了巧,必须一步一脚印,脚踏实地,谦恭慢行。


二,市场经济的慢性麻痹。在正常的市场经济秩序下,没有技术封锁,没有科技压榨,芯片,技术,或通过直接购买,或通过收购相关公司,都可以通过市场手段,直接或间接地获得。也就是说,正常情况下,钱可以买到一切,何必自己花费长时间的投入和经费去研发,去进行基础科学教育的发展,更可况,芯片研发是一个长时间投入的过程,很有可能躬耕十余年并不一定能有成果,并且投入的巨额研发费用比去买外国现成的产品所花费的钱要多得多,很可能是竹篮打水一场空。在追求效率,一切追求短平快的现在,自主研发似乎不符合时代发展步伐,不符合经济利益的即时化和最大化。但是,当政治利益国家力量开始干预市场秩序的时候,一切都颠倒停摆,钱并不能买来一切,打铁还需自身硬。


三,没逼到那一步。是的,芯片生产不出来,根本原因是没逼到份上,可以买到东西,我为什么要辛辛苦苦自己去研发和生产,舍近求远,不实惠的愚蠢之举。很多人有疑问:为什么两弹一星咱们在那个艰苦的年代都能研制出来,一颗小小的芯片在物质和科技力量都无比发达的今天为何显得困难重重?没逼到份上!氢弹是买不到的,原子弹是买不到的,卫星是买不到的,西方国家根本不会卖给你,至始至终的完全的技术封锁,你没有半点指望,只能靠自己。没了念想,就只能一心一意,兢兢业业!飞机发动机为什么一直造不出来,神州系列陆续升天,航天飞机的技术难关都能攻克,为什么民航飞机的发动机却无法自产?因为可以买,向欧洲的空客买,美国的波音买。我们的民族特性里确实有这样一种特质,不到绝境不足以奋发,但庆幸的是,一旦破釜沉舟,便总能爆发出惊人的毅力和创造力。


芯片强国之路,需要一代甚至几代人的埋头躬行,不好高,不骛远,踏踏实实,专注专心。社会需要一种新的节奏和心态,戒除短平快,厚积才能薄发,中国足球不是换一个教练就能冲进世界杯,芯片研发也是一样。

危中有机,相信华为经历过这次山水绝境,必将迎来坐看云起之时,愿祖国永远繁荣昌盛!

‘伍’ 为什么我国目前无法制造高端芯片

随着华为事件的持续发酵,不难发现,芯片技术已经与一个国家的发展是息息相关的,成为了现代社会发展的基础,任何的智能设备都离不开它。

像手机、计算机之类的数字电器,还有一些先进电子系统都会大量使用到芯片。然而对于国内芯片领域的发展,却成为了国人担忧的问题,为什么我国现在制造不出来高端芯片呢?



结语。

就目前的情况来看,我国无法研发出精度较高的镜头。不仅如此,高端光刻机对于其他零件的精度要求也较高。

据一位美国工程师说,为了打造光刻机上的一个零部件,他曾经反反复复打磨了近10年时间,由此也可以看出光刻机的技术难度有多大!

总的来说,我们现在面对着相对比较落后的困境,在芯片制造方面还有一段漫长的路要走,所以我们仍需继续努力,稳健突破追赶。

‘陆’ 为什么我国没有自主研发的芯片国外有哪些国家有自主研发芯片

中国是当今世界唯一能够制造世界顶级高端芯片的国家,在芯片设计上,华为海思的芯片设计能力世界领先,在芯片制造方面,中国台积电、中芯国际等公司都具有世界最高端芯片的制造能力,尤其是台积电,由于芯片全产业链上所依赖的技术,尤其是顶尖技术,基本上来自于美国,这使得我们尽管拥有世界上最先进的芯片半导体产业链,但仍然会在芯片半导体产业上受制于美国,致使自己国家的公司却因为美国的法令限制而无法为自己国家的企业提供芯片制造代工生产。

‘柒’ 中国很难做出顶级芯片吗

说起中国智能手机的崛起,相必很多人都是津津乐道的,5、6年前还基本上是山寨的代名词,到如今占领全球50%以上的市场,占领中国80%以上的市场,并且份额还在进一步扩大,让人不服都不行。

但与此同时,我们发现虽然国产手机这么强,山寨水平这么高深,但除了华为麒麟之外,其他旗舰手机却一直使用着高通芯片,很多人奇怪为什么中国生产智能手机的水平这么高,却造不出一颗高端芯片,就复制山寨嘛,为何也不行?

而芯片属于不可山寨技术,给你一块芯片,你能复制山寨出设计,也复制不了制造,毕竟这种技术需要时间、积累、专利、投入,人才、设备等等。

而中国最擅长的就是山寨这种“可复制”的技术,所以智能手机能够发展这么快,同样也可以解释为什么芯片一直无法被中国山寨复制出来。

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