现代化的芯片生产分成两个部分,第1个部分是设计,第2个部分是加工。
按照今后将来的趋势,这个过程应该是持续分离的,也就是说设计的只管设计,代工的只管代工。
华为海思、美国高通以及联发科,都只是设计公司,只负责设计芯片,然后把这个设计的图纸交给专门的芯片制造企业去生产。
▍能够生产芯片的有几家,比较大的是三星、台积电、英特尔。
台积电只是负责制造,不涉及设计,英特尔、三星能设计也能制造,但是这里面做的最好的就是台积电。
这是因为现在的芯片制造向着高精尖制程迈进,尺度越来越小,制造难度越来越大,制造难度不亚于重新设计芯片。
而芯片的光刻精度和光的波长有关系,理论上说光的波长越短越好,但是这里有一个极限。
因为光子的能量和光的波长成反比,光的波长越短,光子的能量越高,能量特别高的光子,会把要刻的材料打穿。本来上面要做一个浅坑,结果直接打穿成了一个小洞,这就没办法了。
现在的光刻技术,围绕在如何在极限的波长上尽可能的做小。
现在的主流的光刻机是EUV光刻机。UV就是紫外线的英文缩写,前面这个E是代表紫外波长的波段。
紫外线从最长波一直到最短波,分为ABCDE。
E波段的紫外线就是极限,如何在这种情况下把光刻的精度提高,就是光刻机制造商面临的重大的问题。
那么在不改变光的频率情况下,改变光的波长的方法,就是使用介质降低光速。因为波长等于速度除以频率,降低速度等于压缩波长。
让光波入射到纯净的水里,可以减少光的波长,提高光刻精度,现在的光刻机都是采用这种浸润湿法。
▍最早提出让光进入介质中减小光波长的是台积电。
台积电在整个光刻机的研发过程中,也出了很多的力。世界上最大的光刻机制造企业阿斯麦尔ASML的股份,有5%是台积电的。
所以,芯片的制造业不断的向高精尖迈进,是代工厂家和设备制造商共同努力的结果。
目前全球芯片的加工能力主要集中在台积电和三星电子,他们两家的芯片出货量占到全球的70%以上,中国的中芯国际出货量只占到整个市场额的4.5%。
在整个国内市场,这个比例也是差不多的。比如说中兴通信的5G芯片就是由台积电代工的5纳米制程的。
当然这个份额只是指民用芯片的份额,军用芯片我国有自己的生产线,基本上不会用到民用厂生产。
▍如果同时台积电、三星不给中国做芯片会如何?
那么相当于中国的芯片制造业从整个西方的工业体系中剔除了,这个时候就只能使用国内自己的设备来生产芯片。
所以最关键的问题就是,国内自己的设备到底能生产什么芯片?
实际上,目前,年,我们国家的设备只能生产90纳米的芯片。
九十纳米光刻机是上海微电子生产的,具有完全自主知识产权。
但是,实际上,上海微电子90纳米光刻机的生产效率,也不如国外进口的。国产90纳米光刻机每小时只能生产90片,进口的可以达到片以上。
但是,这个光刻机意义重大,因为解决了中国军用电子设备的芯片问题。
作为民用生产的机器,因为要讲究效率和成本,所以能够买到国外的光刻机就不会用国产的。
这里又面临着一个问题,用国产设备生产同样的芯片,成本会更高。如果这个成本虽然高一点,能够被市场消化那么影响不大。
因为这件事情并没有发生过,所以在经济上的影响暂时是没有办法说明的。
▍光刻机的重大节点,28纳米仍然没有攻克。
28纳米以下的光刻机,已经跳票跳了好多次了,本来是年下半年或者是年上半年就应该出来了,但是实际上还是没有出来。
实际上,光刻机制造的产品它是有一定损坏率的,这个损坏率不能太高,否则相当于大量的产品被报废。
按照国际的先进水平,成品率应该在90%以上,也就是说光刻片,有90片是好的。
国产28纳米光刻机,可能是卡在成品率的问题上。
28纳米光刻机如果出来了以后,能够生产除了手机用的GPU芯片以外的,其他几乎所有电子产品的芯片。
理论上来说,万不得已的情况下也可以制造手机的GPU,就是尺寸上来说会比7纳米的要大16倍。
所以这个制程的光刻机意义极其重大,但是可能会拖一段时间。
28纳米光刻机从国外可以进口买到,没有对中国封锁。
按照现在美国对中国的制裁,运往中国的光刻机,都需要在美国的法律框架下做指定用途,所以有可能会通过远程锁死机器的方式来制裁中国。
因此,只有%国产的光刻机,才可以完全彻底的突破芯片封锁。
▍光刻机真的很难造吗?
其实整个东亚都是地球上智力最高的一群人,美国的很多先进装备实际上都是华人设计的。F14雄猫战斗机、和平保卫者战略导弹,都是出自华人设计师的手笔。
而且,华人在美国科学家的比例占了15%左右,但是人口只占了大概百分之1.6。
就像中国人可以制造出原子弹,但是为什么又制造不出光刻机呢?这里有一个问题,制造原子弹只需要一小部分人对国家忠心耿耿就可以了,制造一台光刻机需要绝大部分人对国家忠心耿耿,因为光刻机涉及到几乎所有产业。
《鬼谷子》曰:天下不治,在于人心不治。
以中国人的智慧,只要人心齐,此物易如反掌。