晶片概述及中國高階晶片發展現狀

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晶片概述及中國高階晶片發展現狀

晶片概述及中國高階晶片發展現狀

一、何謂晶片?

要了解晶片,首先要明白“積體電路”和“半導體”兩個概念。1958年9月12日,在美國德州儀器公司擔任工程師的“傑克·基爾比”發明了積體電路的理論模型。1959年,曾師從電晶體發明人之一肖克萊率先創造了掩模版曝光刻蝕方法,發明了今天的積體電路技術。而半導體是一種導電效能介於導體和絕緣體之間的材料,常見的有矽、鍺、砷化鎵等,用於製造晶片。

我們所說的積體電路指的是採用特定的製造工藝,把一個電路中所需的電晶體、電阻、電容和電感等元件及元件間的連線,整合製作在一小塊矽基半導體晶片上並封裝在一個腔殼內,成為具有所需功能的微型器件

晶片是指內含積體電路的半導體基片(最常用的是矽片),是積體電路的物理載體。

二、中國晶片發展現狀

目前中國晶片發展現狀可用四個詞概括:發展很快,落後兩代,技術受限,產品低端。

中國晶片製造工藝落後國際同行兩代。中國目前只能量產28奈米級晶片,而國外可完成7奈米級產品製造;產能嚴重不足,50%的晶片依賴進口;同時中國的產能和需求之間結構失配,實際能夠生產的產品,與市場需求不匹配;長期的代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失;投資混亂、研發投入和人才不足等問題,導致中國積體電路產業目前總體還處於“核心技術受制於人、產品處於中低端”的狀態,並且在很長的一段時間內無法根本改變。

為什麼中國製造不出高階晶片?先要了解晶片製造過程。晶片製造主要分為三大環節:晶圓加工製造、晶片前期加工、晶片後期封裝。其中技術難度最大最核心的是晶片前期加工這個環節,分為上百道製程,每道製程都有相應的裝備。在這些裝備裡面,技術難度最大的就是光刻技術。中國半導體技術主要是在第一和第三環節。第二個環節中的技術裝備大部分處於空白,所以高階的整個晶片都需要進口。

光刻機精度,晶片製造的卡脖子環節

制約積體電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機,最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

晶片的整合程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十奈米甚至更高的影象解析度,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在矽片上刻的溝槽越細小,晶片的整合度越高、計算能力越強。

目前,世界上80%的光刻機市場被荷蘭公司佔據,高階光刻機也被其壟斷。中國在努力追趕,但是目前仍與國外存在技術代差,比美國差兩代、比美國的盟國差一代——但是這不是說我們的追趕不重要,如果我們不做出來,國外就可以想怎麼賣就怎麼賣,賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們,而我們做出來了,國外更高精度的裝置就會賣給我們,價格也相對實惠很多。中國最近5年晶片進口以每年20%的幅度增長,到2018年時達到3100億美元,摺合人民幣約2.095萬億元,晶片的進口額已超過能源與礦石的進口額成為第一大進口商品。去年、今年接連爆出的中興、華為事件之後,半導體被卡脖子的教訓深刻,已經成為國內科技行業發展的瓶頸。晶片產業從來沒有像今天這樣,受到媒體、公眾甚至國家高層如此迫切的重視。政策層面已經開始落實,各地方政府及社會資本也在積極推進,中國半導體產業迎來了爆發式發展的前夜。一批優秀的半導體企業脫穎而出,IC設計、晶圓代工、封裝測試、半導體材料、半導體專用裝置等細分領域湧現出領頭企業,部分企業甚至成為細分領域的世界翹楚。這些企業代表了中國積體電路產業崛起的雄心。與此同時,以大基金為代表的政府引導基金不斷湧現,社會資本不斷湧入,一些優秀的投資人正通過資本力量為中國晶片產業注入一股新鮮血液。

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