提起國産芯片,大家都是又愛又恨,愛是因爲國産芯片實力大增,讓我們有了“吹”的資本,然而現實的差距,預期的落差又讓我們恨鐵不成鋼。
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無數的國人都在問:國産芯片究竟該怎麽發展?——自主研發是主旋律,更重要的是“摸著鷹醬”過河。
自主研發很好理解,就是在芯片設計、制造、封測以及相應的EDA、架構、設備、材料等方面打造自己的技術、自己的專利、以及自己的標准。
“摸著鷹醬”過河,怎麽理解呢?簡單來說就是借鑒美國芯片的技術和經驗,來指導國産芯片的發展。
我們不得不承認,在芯片領域“鷹醬”的技術的確很強,而且經驗豐富、産業鏈完善、護城河很深。
那麽在這種情況下,我們去借鑒一下別人的先進技術和經驗,可以讓我們少走很多彎路。
科技研發就像過河,河水深淺不清楚,有什麽暗流也不知道,甚至河水很渾濁,分不清該往哪個方向走。
如今美國在這條河裏,走在了最前面,它走過的地方是安全的,方向也是正確的,我們只要摸著“鷹醬”就能過河。
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你比如說,在設計環節,電腦CPU的位數是逐步增加的,16位、32位、64位,CPU的性能也越來越強悍。
而手機SoC則采用了增加核心數,4核、6核、8核、同時集成GPU、NPU、基帶,以滿足智能手機日益增長的需求。
在芯片制造環節,7nm以上工藝使用FinFET技術,到了3nm以下就要考慮使用GAA技術,這一點台積電、三星這些企業通過實踐總結出來的經驗。
制造設備方面,90nm以上芯片使用幹式DUV光刻機就可以了,到了28nm、14nm、7nm時就要使用浸潤式DUV光刻機了,而到了5nm、3nm必須要EUV光刻機了。
想要再進一步制造2nm、1nm芯片那就要繼續升級光刻機,將它的數值孔徑增大,以達到提升分辨率的效果。
包括摩爾定律,當價格不變時,半導體芯片中可容納的元器件數目,約兩年便會增加一倍,其性能也將同比提升。
芯片産業的分工,設計、制造、設備、材料分工協作,IDM模式更適合存儲芯片,CPU、手機SoC這類芯片更適合分工。
這些都是“鷹醬”總結出來的經驗,每一個經驗可能都是一部血淚史。
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摩爾定律指引著英特爾做了近40年芯片龍頭企業,但是台積電憑借晶圓代工模式,在芯片制造環節一騎絕塵,把英特爾也被甩在了身後。
日本尼康不接受林本堅的浸潤式方案,結果錯失發展機會,把光刻機龍頭寶座讓給了ASML。
ARM公司手握精簡指令集架構,但是並沒有掀起多大浪,自己發展也不太好,賣給了軟銀,軟銀拿著ARM也賺不到錢,也想出售。
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英偉達專注GPU領域,早期並不顯山露水,人工智能來了,英偉達成爲了香饽饽,公司市值達到3萬億美元,超越了蘋果。
我們摸著“鷹醬”過河的話,是不是可以避免很多失誤,我們可以用最好的代價、最短的時間追上海外先進芯片技術。
當然,我們的自主研發也很重要。
目前的地緣政治下,沒有自主研發的話,芯片發展基本上是寸步難行了。
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EDA方面,被新思科技、明導國際、西門子EDA把控,你想要設計5nm、3nm芯片就必須使用它們的EDA工具,因爲國産EDA還不支持如此先進的工藝。
國産EDA企業主要有華大九天、華爲、概倫電子,實力最強的是華大九天,它是國內規模最大、産品線最完整、綜合實力最強的EDA工具提供商,能夠提供模擬電路、集成電路、平板顯示以及晶圓制造領域的EDA工具。
公司部分EDA工具可支持5nm先進工藝制程,並且已經實現商業化。
華爲切入該領域也對我們的EDA産業形成很好的助攻。
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芯片設計方面,我們其實很強,華爲海思曾經殺入了全球前四,阿裏平頭哥、紫光等都很優秀,能夠設計出3nm SoC、先進的AI芯片、雲計算芯片等等。
但是在架構方面,我們顯示出了不足。電腦、服務器CPU架構被英特爾把控,國內企業根本拿不到最先進的架構授權,這也意味著性能方面的差距。
我們自主研發了loongArch架構,但是性能、生態方面與英特爾差距巨大。
ARM把控了嵌入式架構,智能手機、可穿戴産品基本都在使用ARM架構,盡管華爲自主研發了泰山CPU架構、達芬奇GPU架構,但是指令集方面依然在使用ARM的。
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制造方面,我們的晶圓代工廠實現了7nm芯片的量産,5nm芯片技術也開發完畢,3nm技術正在攻關過程中,但是設備采用了海外設備。
中芯國際海外設備使用率接近80%,長江存儲海外設備使用率高達90%,最爲核心的光刻機,使用率高達20%,卻是我們最薄弱的環節。
國産光刻機也有,商用的最精密的是上海微電子的X600系列,能夠制造90nm芯片,與我們心目中的5nm、3nm差距很大。
我們在該領域也下了大力氣來搞研發,28nm光刻機正在緊張的研發,不久後會與大家見面,也有媒體爆料,28nm光刻機其實已經攻克,只是沒有官宣而已。
但是28nm芯片滿足不了我們的需求啊!華爲7nm麒麟9000S在超線程技術、鴻蒙系統的加持下,暫時滿足了我們的需求。華爲手機也憑此,銷量大增。
但是,我們真的不需要5nm、3nm芯片嗎?隨著人工智能的發展,新的應用場景會使用到更高性能、更高計算能力、更多功能的芯片。
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所以,用來制造更先進芯片的EUV光刻機也是我們急需解決的,中科院、華爲、清華大學等多家企業、研究機構已經開始攻關。
我們從ASML的反應可以看出,進步是明顯的。
2020年,ASML稱:就算把圖紙公開,中國也造不出光刻機;
2021年:封鎖只會加速中國自主研發的速度;
2023年:中國自主研發光刻機,是破壞全球産業鏈;
2024年:擔心失去中國市場。
這些反應,可以看出中國在光刻機領域的進步。
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總的來說,國産芯片在自主研發的道路上越走越遠,研發也進入了深水區,需要投入更大、更多的人力、物力、財力。
此外,我們也要積極吸取海外的經驗和技術,切忌閉門造車。摸著石頭過河精神固然可敬,但是河裏有“鷹醬”,我們爲什麽不摸著“鷹醬”過河呢?速度快,安全性高。
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