为什么感觉芯片很难制造?

美国对中兴的一纸禁令,便轻而易举的让中兴陷入绝境,泱泱大国,竟也摆脱不了对美的依赖。缺”芯”的命门显露无遗,不禁让我们深思,芯片真的那么难制造吗?

并非所有的芯片都很难制造

其实,并非所有的芯片都很难制造。如果你回家随便拆开一个蓝牙音箱、机顶盒、冰箱洗衣机,你便会发现,里面的核心芯片大部分都是国产品牌。但不可否认的是,这些芯片大多应用于消费类领域。在对稳定性和可靠性要求很高的通信、工业、医疗以及军事的大批量应用中,国产芯片跟国际一般水平相比,仍然还有很大差距。

为什么芯片很难制造?

为什么芯片很难制造,原因主要有两点:①试错成本高;②排错难度大。

1、试错成本高

做一个app,可以一天一个版本,有bug也没关系,第2天就可以修复,试错和修改的成本几乎为零;

做一个电路板,设计时长在1-30天之间,生产周期在3-14天之间,出错重新投板,试错费用在几百到几千之间,最多数万块钱;

而做一个芯片,不算架构设计,从电路设计到投片,最少半年;投片到加工,2-3个月;一次投片的费用最少也是数十万元,先进工艺高达一千万到几千万。

如此高的试错和时间成本,对成功率有着极高的要求,需要多个工种密切配合,延长流程,反复验证,团队中一个人出错,3个月后回来的芯片可能就是一块儿石头。修改一轮,于是,又三个月过去了。

2、排错难度大

互联网编个软件,调试程序可以在任意地方设置断点,查看变量实时状态或者做出记录;

硬件电路板上,几乎任何一根信号线都可以拉到示波器上看波形;

而一颗小小的芯片,上亿个晶体管,能测量到的信号线却只有十几根到几百根。凭借这少得可怜的信息,推理出哪个晶体管的设计错误,难度可想而知。

模仿也好,抄袭也罢,在互联网,我们有BAT可以和facebook/google过过招;在电子整机,我们有华为中兴可以对抗思科爱立信;但在IT行业里,独独芯片,我们没有跟美国抗衡的能力。

虽然芯片很难制造,但好在我们有一个华为。麒麟处理器已在华为手机上得到实现,还是高端的类型,虽说暂时还拼不过高通,但也占据了一地之席。

君不见,十年前华为研发芯片的时候,我们对它嗤之以鼻,而今,它却成了唯一的安慰。

为什么芯片很难制造?“试错成本高”和“排错难度大”便是最根本的因素,啥也不说了,中国加油!

为什么感觉芯片很难制造?

你没见过芯片制造,就别低估制造芯片的难度,除了没有光刻机,还有更深层次的原因。

2020年,中国芯片进口额3800亿美元,占全部进口商品的18%;华为Mate40系列手机,因芯片供应受阻,被迫减产供货。

看到这样的消息,你或许会质疑,连北斗导航、嫦娥五号这样的顶尖科技,中国都实现了,为何偏偏做不出高端芯片?芯片制造真的这样难吗?

什么是芯片,有什么价值

芯片是集成电路的简称,需要将数以亿的晶体管,按照预先设计的电路图,有序地实现布局。

芯片的出现,让电路的小型化成指数级发展,不仅让电子设备的体型更小,而且运算速度更快、耗能更低、可靠性更强。

我们可以做一个简单的对比,1964年,美国造出了世界第一台电子计算机,这个大家伙占地170平方米,比你家的房子还要大。

这台被命名为“埃尼阿克”的计算机,装有18000个电子管,每秒可运行5000次。

而如今一台普通的智能手机,虽然只有手掌这么大,但手机的内核芯片,晶体管的数量已多达数十亿个,运算速度高达数十亿次。

芯片被广泛地应用到智能手机、电脑、汽车,甚至卫星和火箭上。芯片的出现,为很多行业都带来了颠覆性的影响,也改变了现在人类的生活方式。

尤其是运算速度高达每秒亿亿次的超级计算机,发挥其运算速度的优势,能实现很多数据模拟和运算,而其价值的核心,就是芯片的完美呈现。

既然芯片如此重要,而且应用前景广泛,具备很强的科技和使用价值,为何我们自己却造不出高端芯片呢?

芯片制造,全是黑科技

提到芯片,你可能会首先想到晶圆,这种用于芯片生产的关键原材料。不少人对晶圆有误解,不就是一堆沙子提纯吗,应该不会太难。

原理没有错,但芯片需要的纯度,却格外苛刻。之所有选择利用沙子提纯,得到生产芯片的晶圆,是因为硅是一种很好的半导体材料,而沙子的主要成分是二氧化碳,正好富含硅元素,而且价格便宜。

目前全球有能力生产晶圆的企业中,排在前十的仅有中芯国际一家,而且中芯国际目前仅能生产12寸晶圆。

排在前三位的,分别是韩国的三星、台湾省的台积电和美国的美光科技。仅凭中芯国际的产能,很难撑起国内半导体市场的巨大需求,目前晶圆的国产化率仅1%左右。

不过也有好消息,上海上海硅产业、中环股份已有能力生产12英寸的硅材料,相信晶圆的国产化也能很快到来。

石油不够可以进口,晶圆同样可以花钱买到,但纷繁复杂的芯片制造过程,才是芯片制造的核心技术。

沙子在经过净化和提纯后,会首先去除里面的镁、钙等杂质,随后加入碳进行还原,得到相对纯净的硅。

此时的硅纯度只能达到90%左右,依旧不能作为芯片的原材料。提纯之后,硅材料还要再次经过生产、成型等工艺,最终得到纯度高达99.9999%的高纯度硅棒。

有了硅棒之后,接下来就需要切片,就像切土豆片一样,需要将高纯度的硅棒切成薄片。

不过晶圆的切片,比切土豆要难太多,至于切片的过程,这里不做过多的分析,你只需要知道,晶圆需要被切割为厚度仅厚0.5-1.5mm的薄片。

经过切片之后,就能得到一张像光盘一样的单晶硅片,由于芯片的制造是纳米级,此时还需要对单晶硅片进行抛光处理。

抛光后的硅片,其表面平整度不能低于0.2纳米,即便是在显微镜下,硅片的表面依然光滑靓丽。

拥有了单晶硅片,芯片的制造才算正式开始,硅元素本身是一种半导体材料,芯片需要在硅片表面,形成数以亿计的电路和晶体管,为了避免相互干扰,此时需要对硅片进行二次处理。

单晶硅片的表面,需要分次铺上一层二氧化硅和氧化氮,为了保证均匀分布,往往采用真空沉淀法。接下来,就要用到芯片生产的另一种关键辅助材料,俗称光刻胶。

按字面意思理解,其实就是一种特殊的胶水,这种胶水在紫外线的照射下,会变得容易溶解,但在显影液中,它却又极其稳定,光刻胶在芯片电路的印刻中,发挥了很好的阻隔作用。

光刻胶目前也是国产芯片技术的难点,国产化率不足10%,而且光刻胶还分为i线光刻胶、KrF光刻胶、G线光刻胶等数个类别。

飞凯材料、南大光电、晶瑞股份这些企业,目前都在聚焦光刻胶的研发,为光刻胶的国产化努力。

涂上光刻胶的单晶硅片,依然是一片空白,接下来就需要将设计好的芯片电路图,印刻到硅片上。

芯片设计虽然是半导体行业的难点,不过海思半导体已提前攻克相关技术,具备世界一流的芯片设计技术,这里让我们再次为华为点个赞。

芯片上的电路错综复杂,凭人工印刻,几乎没有办法实现,即使在显微镜下手工刻制电路,产品的良率和效率都没法保证。

芯片制造中,采用的是光刻法,就是利用光线沿直线传播的固有特性,将电路图绘制到硅片表面。

不少人对日本的半导体发展历程都有些了解,你也必然听说过索尼、佳能这些相机企业,其实他们都曾为日本半导体的发展,做出了很大贡献,这其中的关键就是对光刻技术的贡献。

光刻就是利用掩膜和透镜,将电路图投射到硅片表面,这个过程有点像过去的投影仪,只不过设计会更加复杂。

掩膜分为透明和不透明,当紫外线照射到掩膜表面,通过透镜将电路图的比例缩小,这样一张完整的电路图,就完美地投射到硅片表面。

顺便提一下,光掩膜的国产化率也并不高,大约20%左右。

前面提到,光刻胶在遇到紫外线后,会变得很容易溶解,这样没有被掩膜遮挡的部分,就不会受到紫外线的照射,光刻胶就能完好保留。

而当紫外线经过透明部分的掩膜后,会直达硅片表面,与这部分区域的光刻胶直接接触。经过紫外线的照射,硅片表面形成了两种状态,一种是被紫外线照射过的光刻胶表面,另一种则是没有被紫外线照射过的光刻胶表面。

再将硅片放置到显影液中,被紫外线照射过的光刻胶,会迅速分解,这样硅片表面有一部分的光刻胶就会被溶解。

此时的硅片表面,又会变成两种状态,一种覆盖有光刻胶,而另一种则没有光刻胶,但整个过程都是在按芯片设计的规划进行。

接下来的过程将变得更加微观和细腻,清洗掉显影液和杂质后,硅片将被投放到一种腐蚀液中。

腐蚀液能快速溶解二氧化硅和氧化氮,但是光刻胶却又能很好的阻挡腐蚀液,经过腐蚀液的腐蚀后,硅片表面没有光刻胶覆盖的部分,硅会直接显露在表层。

为了起到绝缘的作用,此时会再将镀上一层二氧化硅。经过这些复杂的供需,芯片表面会形成有规律的凹凸不平,在进行粒子注入,填充凹下去的部分,芯片制造的光刻环节基本完成。

此时的芯片还不具备实用性,随后技术人员会将二氧化硅上开槽,并将铜和钨作为各个晶体管之间的导线。

就如同盖房子的管道一样,这些连接线会将数以亿计的晶体管相连,并具备电流连通性。

到这里,芯片的一层电路就完成制造,现在的芯片往往多达数层电路,后面的原理很简单,只需不断重复上面的操作即可。但电路层数越多,对芯片的制造要求就越高,原理相同,考验的是制造的精度。

完成所有电路的刻蚀后,将晶圆切割为需要的大小,并将引脚连接,用盖子封装起来,一块完整的芯片,才算制造完成。

芯片的制造原理并不复杂,但每道工序对技术和设备的要求都极为苛刻,曾有一种说法,即便把图纸给中国,我们也造不出光刻机,如此看来并不是完全没有道理。

芯片的整个制造过程中,最受关注的就是光刻机,也就是荷兰的ASML生产的设备,目前国产光刻机成品基本处于空白状态。我们也想买,可以别人不愿意卖,那就只能靠自研技术来解决。

目前全球先进的光刻机,大多被三星、台积电买走,为什么会卖给台积电。其实道理很简单,台积电是ASML的股东之一,有优先供货权。

国产芯片,只是时间问题

看到这里,你脑子里或许只剩下一个概念,芯片制造太难了,别说没有光刻机,即便有了光刻机,也不一定能造出芯片。

先别着急否定自己,虽然芯片制造很难,我们也有很多短板,但我国依然是半导体行业佼佼者,除了中国,目前依然能在芯片制造领域突飞猛进的,恐怕很难再找出第二个。

在过去的2020年,半导体行业投入1400亿元,中芯国际、海思半导体等国产科技企业,依然在不竭余力地聚焦芯片制造。

有消息认为,中国将在2025年,基本实现芯片国产化,从此芯片将不再成为痛点,而将成为新的科技发展点和经济动力源。

芯片国产化后,手机和电脑将更加便宜,迭代速度将更快,再也不会出现高端手机,一机难求的局面,这样的盛况,你期待吗?

为什么感觉芯片很难制造?

在2018年的芯片危机,以及美国对中兴和华为的找茬,让我们认识到了芯片的巨大价值,以及我国在芯片制造领域与美国的巨大差距。芯片真的很难制造吗?是的,非常难制造。

1、巨大的研发成本和投入

芯片的投入非常巨大,而且时间非常的长,高通成立几十年在2017年的研发投入还有近90亿美元,也就是600亿人民币,连续投入了几十年。

芯片领域做的比较好的国产品牌华为,在2017年整体研发成本也是有900亿,分到芯片上的投入也是百亿水平。

无论是国家支持,还是风投支持,都很难持续的投入巨资来发展。

2、芯片研发难度太高

芯片研发难度也非常高,而且无法跨越式发展,这就形成了一步落后步步落后的现状。只有攻破每个技术难题才有可能做出最新的芯片,这是最难的,所以别看高通已经做了7nm芯片,我们开始做芯片还要从40nm开始做,难度非常高。

3、芯片很难盈利

芯片领域除了高通,联发科,华为,苹果,三星,本来也有其他的玩家,但是芯片太难盈利了,只有做成细分领域最好的才能发展。

而且芯片卖的越多才能摊平成本,否则就会持续亏损,这对于新玩家,是巨大的难度。

不过好在我们有华为芯片,代表中国芯片先进性。

你认为华为芯片有可能超过高通芯片吗?

为什么感觉芯片很难制造?

前两天和女同事聊天,她说:现在华为mate40不好买,很多手机店都要加价。我说:华为手机没有芯片,手机加价是很正常的事情。女同事有些疑惑,问:华为不是有自主的麒麟芯片,怎么会缺芯呢?我说:华为只能设计芯片,不能生产芯片,一旦被卡脖子,那么华为就无芯可用了。

听到我的解释,女同事还是一脸疑惑,她说:芯片有这么难制造吗,连华为都办不到?我说:华为办不到,但中芯国际可以,只不过中芯国际只能生产14nm的芯片,10nm、7nm的芯片,中芯国际也无能为力。

听到我这番话,女同事更迷惑了,因为她并不知道中芯国际这家企业。原来她对手机的了解只停留在华为和芯片身上,其他的她一概不知。不得不说华为的品牌影响力真大,连一个女孩都对华为手机十分认可。为了让女同事知道芯片有多难制造,我给女同事讲了以下五点。

1,难度一,芯片制造需要最先进的设计方案,目前只有高通、苹果、华为有这个实力

芯片的种类有很多,电脑芯片、汽车芯片、卫星芯片、物联网芯片,但技术含量最高的芯片当属手机芯片,因此我们以手机芯片为例来阐述这个问题。

芯片最开始的步骤是设计,就像建造楼房一样,你在建造前必须要有一个设计图,这样你的房子才会建得稳,建得安全。在这前提下,你能让一楼楼房的布局更合理,利用率更高,居住的人更多,那么这个设计图的认可度更高,那么你建造出来的房子就更好。

同样的道理,你生产芯片也需要一个设计规划,因为芯片只要拇指盖大小,你要把上百亿的晶体管合理的布局在这个拇指盖上,那么你的设计方案必须让晶体管布局井然有序,晶体管的利用率更高。如果楼房的设计方案是1,那么芯片的设计方案就是100万。

纵观手机芯片设计厂商,仅有高通的骁龙芯片、苹果的A系列芯片、华为的麒麟芯片的设计方案达到了这个标准。诸如联发科的天玑芯片、三星的猎户座芯片的设计方案都没有达到这个要求。而小米的澎湃芯片更是因为设计方案有缺陷导致停滞不前,4年过去了,澎湃S2还未发布。

由此可见,造一枚芯片有多难,仅芯片设计这一步就让很多厂商望而却步!

2,难度二,芯片生产需要光刻机,而光刻机是全球科技含量最高的产品,不克服光刻机问题,你无法生产芯片

芯片生产有很多道工序,而这些工序都离不开一个核心工具,那就是光刻机。毫不夸张的讲,光刻机是这个星球科技含量最高的电子产品,它的零部件超过10万个,且这些零部件有价无市,不是你花钱就能采购的。更让人感到意外的是这10万多个零件都有各自的专利,其技术含量无可比拟,只要缺少里面的某一个零件,那么你就无法组装一台光刻机。

除此之外,你想组装一台合格的光刻机,你需要用到的技术有很多。比如荷兰ASML的7nmEUV光刻机就用到美国的光源技术,德国的镜头,日本的原材料,荷兰的组装技术等。也就是说没有这个技术,给你10万个零部件,你也无可奈何,只能眼睁睁的看着这些零部件躺在车间里面。

在我国,中芯国际拥有生产14nm的光刻机,但这个光刻机是从国外采购,因此光刻机这个核心工具,我们并未掌握。可能有人疑惑:我们不是有上海微电子吗?难道上海微电子就不能生产14nm级别的光刻机?很遗憾,上海微电子起步太晚,和ASML、德州仪器等国际巨头有几十年的差距,这个差距不是一朝一夕能够改变的,所以上海微电子目前的生产工艺还停留在90nm光刻机水准。

这样一分析,你就知道光刻机的生产有多难了。可是光刻机仅是造一枚芯片的入场券。如果你想造一枚合格的芯片,那么你就需要与之匹配的生产工艺。

3,难度三,造一枚芯片需要哪些生产工艺?

能够生产芯片的厂商有不少,台积电、三星、中芯国际是大家比较熟悉的芯片生产商。中芯国际暂且不说,因为它和三星、台积电差距比较大,所以就不做类比。

同样是骁龙888处理器,三星代工生产的骁龙功耗过高,出现发热情况,而台积电代工生产的骁龙888性能强大,功耗稳定。为什么会出现这种情况呢?那是因为芯片生产有几十道工序,每一道工序都是无数次的实践,最终才获得最完美的锻造工艺。毫不夸张的讲,造一枚性能强大,功耗稳定,合格率高、量产化的芯片,这个难度不亚于生产一台7nm的EUV光刻机。

那么造一枚芯片有哪些工序呢?它们分别是芯片设计、芯片生产、芯片封装、芯片测试。芯片设计是手机厂商的任务,而生产、封装、测试就是代工厂商的任务了。

那么生产、封装、测试有哪些工序呢?简单的讲有:沉积、涂覆、曝光、光刻、烘烤、显影、蚀刻、检验、计量、注入离子。而上述11道工序要反复操作,有的甚至要进行60次循环,直到符合生产要求。当达到生产要求,下一步就是切割晶圆,获得单个芯片,然后进行封装。

封装完毕后要对单个芯片进行测试,以此满足生产需求。而测试有性能测试、环境测试、老化测试等。只有满足这些测试,一枚合格的芯片才能制造出来。

封装、测试这两个步骤还好说,三星和台积电的差异不大,但在生产环节,三星的工艺就和台积电相差甚远,因此三星代工的骁龙888性能和台积电相差一个等级。

4,难度四,芯片生产投入高,短期很难盈利,这是造芯片最大的问题

上面三点是造芯片难的内在原因,下面要讲的是造芯片难的外在原因,那就是造芯要花费巨额投资,短期很难盈利。下面我从五个方面分析这个问题。

第一,造芯投入巨大,海思成立10年内就烧掉华为上千亿资金。试问这个资金投入有多少公司舍得呢?

第二,造芯短期内很难盈利,以海思为例。海思是专业的芯片设计厂商,这十几年海思花费了华为巨额的资金,但它的盈利能力堪忧,直到麒麟970发布后,海思才实现收支平衡。

第三,造芯是一个协同合作局面,光刻机的生产需要全球顶尖公司协同完成,芯片的生产亦是如此。所以整合这个资源也需要大量的资金投入,如果你不能形成一条完整的工业链,那么造芯难以实现。

第四,不管是设计、生产,还是封装、测试,这些步骤都伴随着失败的可能。每一道工序的失败就意味着资金的损失。如果不能承受这种压力,那么造芯就是一个笑话。很遗憾,这种现象其实很常见,在此不做阐述。

如果不能客服这些外在因素,那么造芯几乎不可能,所以造芯片有多难?我想各位有一个初步的认识。

5,造芯这么难,我们该怎么做?

既然造芯难度如此之大,这是不是意味我们就要妥协呢?如果妥协了,那么华为无芯可用的情况还会发生。只有自己掌握了核心技术,那么才不至于卡脖子。在此,我有五个不成熟的看法,就当抛砖引玉,以供大家讨论。

第一,对科技人才的重视,像中芯国际梁孟松这样的技术人员,企业必须给予应有的待遇,尊重他的意见,给他提供合理的工作环境。一句话,人才才是做大做强的保证。

第二,企业之间可以共同合作,比如华米ov四大手机厂商,可以在某些领域进行合作,比如芯片设计。虽然无法生产芯片,但在芯片设计领域占有一席之地,这也是一件幸事。

第三,各大高校成立芯片生产科目,优胜劣汰,有科研成果的高校,可以给予资金支持。

第四,引进国外半导体人才,要舍得花钱,即使短期看不到科研成效,但长期来看,这个钱绝对物超所值。这方面,华为是榜样。

第五,对于出国留学的人员,我们要多加鼓励,不要认为留学就是不好。形成一种留学氛围,那么回来的人才基数就会越来越大,我们的科技底蕴就会越来坚实。

6,写在最后

听到我讲的这些话,女同事似懂非懂。女同事表示:造芯确实很难,但华为已经走出第一步。第二步、第三步也不会很远。其实我很意外,因为在我的认知中女孩子是不会关心这些问题的。只能说我们的消费者越来越关心国家的发展,对我们这个国家有更多的期许。

我相信只要每个人都有这份关注,那么造出合格的芯片,量产芯片将不是难事。我期待那一天的到来!

(以上图片来源于网络,侵权必删)

为什么感觉芯片很难制造?

阿基米德曾有一句非常经典的话:“给我一个支点,我可以翘起整个地球”。这句豪言壮语至今没有人能够做到,因为除了这个支点之外,还需要一根长达约6万光年的棍子才可能翘起地球。

不管是宏观的尺度,还是微观的尺度,都有人类所能触碰的极限,通过对工具的使用能扩大人类所能操控的极限值。芯片的制造原理其实特别的简单,难度在于需要有芯片制造精度同级的工具和工艺,所以芯片制造到了今天,真的变成了一件非常难的事情。

这就好比人带上潜水面罩大约能沉到18米的水下,而受过训练的潜水员穿着潜水装备可以下潜到40米的水下深度,这已经是属于人类的一个极限值了,相当于躺在地上,身上压了428.6个成年男子。要知道马里亚纳海沟有全球最深的艾察兹深渊,深度有11034米,借助蛟龙号才下潜到水下7000多米。

一个技艺超群的雕刻师借助微小的刻刀通过双手能在米上刻字,这大概是手能操控的极限精细的精度。

借助超高精度的车床,人可以操控的精度在0.01~0.001微米。但如今5nm芯片工艺制程下每平方毫米需要容纳1.76亿个晶体管,通过几百万倍的电子显微镜放大之后可以看到里面的晶体管、芯片可谓是泾渭分明。如果同比例放大到一座城市那么大,一块小小的芯片复杂程度可比一座城市要复杂得多。

任何一个普通人都能明白芯片的制造原理

芯片制造需要用到一个非常特别的工具-光。光作为刻刀就能在这么小的尺度下雕刻出电路图和晶体管来。光刻的原理就跟我们在沙滩上晒太阳一样,光能直接照射的地方显现出黝黑的颜色,而光照不到的地方显现出白皙的颜色,如此这般图案就显现出来了。

芯片的电路图被设计成好几层的透明光罩,光透过光罩后通过透镜模组微缩在晶圆上,晶圆上涂了一层光刻胶,光能照射到的地方的光刻胶就会发生变化,再用显影剂除去感光部分的光刻胶,这样一层电路就出现了。

在裸露的晶片上注入杂质物质后通过加热就可以制作出半导体元器件,重复以上的动作就可以制作出多层电子回路。再通过后续的切片、检测、封装等等一系列的动作之后就形成了我们所看到的芯片。

芯片制造的难点在于材料和精度

制作芯片晶圆的硅虽然来源于沙子,但芯片制造的晶圆要求99.999999999%以上的纯度,目前全球重要有15家硅晶圆厂商垄断了95%以上的高纯度电子级硅晶圆。

地球上广泛地分布着硅元素(比如沙子的主要成分就是二氧化硅),但真正能制造晶圆的仅有石英砂,虽然沙子经过提纯也能够制备晶圆,但纯度是远远达不到的。新冠疫苗所用的玻璃引发的全球沙子不够用的热议,制造高纯度晶圆的沙子同样不够用了,足见材料对于芯片发展的贡献。

说到材料又不得不提到光刻胶,光刻胶同样是精细化工的顶级产物,光刻胶的种类有几十种,而我们只掌握了少数几种,绝大多数还是被少数的巨头垄断着。

芯片最为关键的一环就是芯片制造的设备光刻机,长期以来都要看AMSL的脸色,而且是有价无市,高端的极紫光刻机更是被AMSL垄断着,无人能望其项背。光刻机的光源制备是相当困难的,并且对于光学元件的要求极高,需要将镜片打磨得表面所有坑洼控制在1mm以下,所以也能能解光刻机的晶片为什么选择德国的蔡司。

AMSL的光刻机90%以上的零部件都是进口,比如美国的光栅、瑞典的轴承、法国的阀件等等,可以说是一台光刻机汇聚了全球顶尖智慧产物。但即使给你图纸和所有的零部件也很难调试出能生产芯片的精度,AMSL安装调试需要1年的时间。

芯片制造对于我们来说尤为难的原因

虽然现在全球讲究一体化经济,但从一纸《瓦森纳协定》协定可以看出,国外高科技产物对我们处处设防,这就意味着我们享受不到全球先进的技术,想要有所突破只能走上自研的道路,并且建立覆盖全产业链的企业。


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为什么感觉芯片很难制造?

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俞敏洪说:华为芯片一半来自美国,而没有美国技术,华为可能麒麟处理器很难制造出来。其实,这句话我们不评价对错。我们只是从中悟出一个很深刻的内容:芯片很难制造,因为它可能是需要美国等这些国家的技术,通力合作,才可能获得成功,关起门来,研发芯片很难,这就是为什么英国ARM公司的架构被苹果,高通,三星,华为等处理器厂商使用的原因。

芯片,难不难?我们看看芯片制造过程。

首先我们要知道芯片的制造材料,它是硅,当然它是高纯度的硅,在提纯之后切片就是晶圆。那怎么制造芯片呢?

首先在这个切片,也就是这个空白的晶圆上,涂上一层可见的感光材料,然后用光刻机绘制出非常精准的图案,最后,再用刻蚀机的等离子体冲刷,在晶圆上很多的凹槽。当我们经常提到的7nm,16nm等等,其实就是在制作工艺上的提升,因为工艺越高,它的功耗越小。而且,10纳米的工艺可以做出210块的芯片,7纳米可以做更多,所以,在这种情况下,为什么芯片生产和制作都非常的困难?因为大家都想着节约成本,提升芯片性能。

目前做得最好的,可能就是台积电了。而我国的中芯因为订购ASML的光刻机被烧,又限入了困窘中。

然而,刚才我们说的全部都是生产芯片,芯片的难点还在于设计芯片,目前设计芯片的厂商有华为,高通,苹果等等。芯片的设计难不难,你想一想在那么小的一块地方,要把CPU,GPU,ISP,DSP等等装入这一块小小的芯片中,它的难度可想而知,而且还需要不断的提升它的性能和降低它的功耗。

所以,芯片制作难,不仅仅在于它的设计工艺,更在它的制作工艺。

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