中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
中国军用芯片产业很早就开始受到美国的禁运条款。包括欧洲也是禁运。
所以中国军用芯片,很早就开始了自主化的发展。中国在军用芯片上面的高强度投入,已经有20年多年了。
由于军用芯片有单独的体系,所以在民用市场并没有沾光太多。
军用芯片主要应用链,基本上都是国内行业的零头企业(图片来自:长城证券)
国产CPU 在国防领域已广泛使用。国内自主研发的龙芯系列CPU 已经广泛的应用在航天、车载导航、交换机、军用电脑等领域。国产陆军和海军装备上的北斗导航一体化终端设备使用的是“龙芯1B”嵌入式CPU。
除了军用电脑使用龙芯CPU,指挥员的指挥机、单兵使用的终端机以及保密通信专用机均使用“龙芯”CPU。景嘉微的GPU取代进口芯片被军方采购。2014年景嘉微成功研发的 JM5400打破国外长期垄断GPU市场的局面,成功取代M9、M54、IMX6等进口芯片运用于军用显示器上。2018年最新研制GPUJM7200流片成功,目前已获得中电科下属单位的订单。国产DSP已经运用在军用雷达上。国产主流DSP有中电科38所的“魂芯”和中电科 14所的“华睿”。中电科38所研制的DSP“魂芯一号”已经成功运用在我国空警500预警机上。而2018年,“魂芯二号”和“华睿2号”均已流片,性能已经处于业界同类产品前列,有望应用于雷达、通信、工业机器人等领域。
光刻机方面,军用芯片是有专门的企业在研发光刻机的。目前实现了28nm制程北方华创是半导体设备领域的“国家队”,是国家02重大科技专项承担单位,受到国家集成电路产业投资基金的大力支持。公司通过承担重大专项多项课题的科研任务,先后完成了12吋集成电路制造设备90-28nm等多个关键制程的攻关工作,目前所承担的02专项在研课题14nm制程设备也已交付至客户端进行工艺验证。据公司公告,公司已将产品陆续推向了高端集成电路装备市场。所开发的用于12吋晶圆制造的刻蚀机、PVD、CVD、立式氧化炉、扩散炉、清洗机和气体质量流量控制器等设备产品已成功实现了产业化。其中28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产,部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台;各类8英寸集成电路设备也全面进驻国内主流代工厂和IDM企业。公司在集成电路装备领域所取得的研发与产业化成果,在国家芯片国产化战略中发挥了核心骨干的带头作用。(信息来自:方正证券)
国内军工企业,在各类品牌领域的应用,很早就可以独立自主生产了。并且,本身军工领域的芯片,同民用领域就有很大的区别。所有制程上面,并没有强调当下的7nm,5nm制程工艺。
中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
众所周知我国在半导体行业由于起步晚、重视度不够,导致我国半导体行业相比于欧美国家来讲水平落后,虽然近年来我国一直在奋起直追,但是其中的差距并不是短时间可以弥补的,需要我们整合资源、人才全力进行研究,相信这个时间并不会太久!
我国在芯片设计方面并不落后于欧美国家,唯一欠缺的就是芯片制作和组装环节!由于芯片的制作需要用到光刻机,而全球最先进的光刻机只有荷兰一家公司能够制作,而这家公司的核心技术又是以美国为主导多国技术为辅的集合体!由于美国的从中阻拦,使我国一直无法购买到先进的光刻机,从而使得我国芯片制造技术一直无法停滞不前!
军用芯片和手机芯片不同,手机芯片更多的是追求是能耗低、体积小,而军用芯片更多的是追求耐用性、耐热性,对于体积要求并不大!所以我国目前的光刻机就可以完成军用芯片的生产,并且我国军用芯片都是自主研发,完全可以做到从设计到生产再到包装一条龙的国产化,从这一点来讲我国军用芯片方面依旧处于领先地位!而手机芯片的设计方面,我国也是顶尖的国家,像麒麟芯片在世界上都是顶尖的手机芯片,但是由于我国无法制作出来如此高端芯片,导致我国外手机芯片方面并不领先!
手机芯片无法生产,虽然会影响华为公司的手机业务,但是并不能动摇我国的根基!而军用芯片则是我国军事力量的重中之重,所以近年来我国对于军用芯片研发一直未曾停止,一直处于世界领先地位!
中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
我国的中芯国际,由于采用了荷兰ASML的光刻机,是不能代工国内自主可控芯片、军用芯片的,这也是中芯国际购买荷兰ASML光刻机的保留条款。那么我国的军用芯片和光刻机处于什么水平呢?
军用芯片的特殊性我国每年的芯片进口额高达2000亿美元,然而核心的军用芯片基本自给自足,并没有使用含有“美国技术”的光刻机生产,大部分军用芯片仍然采用了65nm、90nm,甚至130nm以下的工艺。
军用芯片对性能要求不高,对稳定性、可靠性以及各种复杂地磁环境下的抗干扰能力。拿工作温度来说,商用CPU约为0~70度,而军用CPU则为-55~125度,航天用的芯片工作温度范围更大。制造工艺上,商用的手机处理器、电脑CPU采用了14nm、7nm制程工艺,而美国的很多军用芯片依旧采用了65nm制程工艺,先进的制程工艺抗电磁干扰的性能会变差。
因此,国内自主设计的CPU、GPU等芯片,虽然在民用市场上缺乏竞争力,然而在军用芯片上广泛使用,比如我国的北斗卫星大量采用了龙芯处理器。
我国的光刻机我国生产光刻机的企业是上海微电子,成立与2002年,主要集中于低端光刻机市场。我国光刻机技术起步晚,同时遭到了西方国家的技术封锁,因此,目前造出来的光刻机主要集中于90nm及其以下的芯片工艺制造。根据最新的消息,上海电子已经突破了28nm制程工艺,将会推动国产光刻机向前迈进一大步。
世界上最先进的光刻机是荷兰ASML的EUV光刻机,可以生产5nm制程工艺的芯片。上海微电子量产90nm制程工艺光刻机,技术上相差85nm,而时间上可能有15年以上的差距。
总之,我国生产的光刻机,可以满足国内军用芯片、自主可控芯片的代工需求,毕竟军用芯片并不需要14nm以上的先进制程工艺。
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中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
我国军用芯片世界一流,光刻机技术世界三流。由于军用芯片只是对可靠性,耐高温性能,耐低温性能要求较高,而对工艺制程要求不像手机芯片那么高。所以说,以我国现有的技术制造出来的芯片,还是挺先进的,与国外没有差距。
我国军用芯片主要有“龙芯,华睿,魂芯”等型号,这些型号是可以实现自给自足的。除了CPU之类的芯片之外,还有一种现在军用电子设备离不开的芯片FPGA(现场可编程门阵列),这种芯片国产的性能与国际先进水平相差较大。而国产的FPGA在国内市场中的份额近占2%,还有98%左右的份额依赖进口。
先来看军用CPU。目前来说,在军用CPU上,国产品牌已经可以替代进口的了。像北斗卫星上使用龙芯处理器,雷达等电子设备使用魂芯2号DSP,华睿2号DSP。其中魂芯2号DSP的运算性能是德州仪器TMS320C6678的3倍,是国际市场上同类DSP的4倍,是魂芯1号的6倍,获得多项国家发明专利。
再来看FPGA类芯片。目前来看,高端FPGA芯片主要被美国的赛灵思公司和阿尔特拉公司所垄断,这两个公司制造的FPGA的工艺制程已经达到16纳米和14纳米的了,拥有9000多项专利,基本上后续者是无法绕开这些专利的,所以才导致很多公司打不开这个市场定位大门。而国内制造FPGA的公司主要有京微雅格,国微电子,智多晶,同创国芯等公司,只不过这些公司的产品工艺制程还徘徊在40纳米,55纳米,与赛灵思和阿尔特拉的产品性能有不小的差距。
再来看国产光刻机。国产光刻机基本上是三流水平,一流ASML,二流尼康和,三流就是我国和佳能了。ASML拥有最先进的EUV光刻机,最小工艺制程节点可以达到3纳米(NXE:3600D);尼康拥有制造DUV光刻机的实力(NSR-S635E);佳能和我国的光刻机主要就是低端产品。
国产光刻机最小工艺制程节点就是90纳米基本上可以满足军用芯片的制造。早期F22战斗机的芯片是i906mx,工艺制程为0.15微米,集成了1000万个晶体管,主频仅为66Mhz,后期换成了powerpc603。F35战斗机采用的是PowerpcG4芯片,其主频达到1.67Ghz。可以说,使用国产光刻机可哟保证军用芯片不被卡脖子,但是远远达不到商业化的标准。
因为如今手机使用的芯片工艺制程已经低到5纳米了,90纳米的话相差太远了。不过国产DUV光刻机也将在2021年交付,届时国产光刻机将达到世界二流水平,与尼康公司位于同一水平线上。国产EUV光刻机主要被卡在大功率光源,物镜组,双工件台,光刻胶等方面。不过目前正在对这一系列技术进行攻关,相信国产EUV光刻机会到来的。
由此可知,国产军用芯片的性能达到世界一流水准,但是FPGA类的芯片性能还不够强。国产光刻机也快要追上尼康的水平了。
中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
我国军用芯片完全是自主研发,从产品设计、生产到包装完全的国产化,技术、性能都是世界上最先进的;生产芯片的国产光刻机,性能还是可以的,在世界上算不上最先进的,但是完全能够满足我国军工需要!
中国军用芯片军用芯片主要是对耐用性、耐热性要求相当高,对于能耗、体积要求不高!
中国军用生产龙头企业龙芯、申威完全拥有真正的自主可控性,芯片架构、IP也是完全的自主研发,拥有独立的专利技术、合法的知识产权;不需要依赖国外厂商的授权,不看别人的脸色,不怕别人卡脖子!
一、申威芯片
1、用于超算系统的申威系列芯片,目前的最新型号申威421处理器是“申威64”增强版,是国产高性能多核处理器,主要用于高端桌面计算机应用。 采用了对称多核结构和SoC技术,核心处理器拥有4个64位RISC结构,主频2GHz,有两路DDR3存储控制器和双路PCI-E3.0标准I/O接口。
2、申威26010处理器,具有超前设计,采用28nm工艺,最高主频1.5GHz,跟世界主流的高端芯片工艺有一定的差距,但性能却非常优秀,就凭组装出来的超级计算机达到了世界最强,只能用巧夺天工设计来形容了。这个芯片的设计,在芯片设计史上具有划时代意义。260个核,一共分4组,一组65个核。每一组的65个核里有一个主核,叫运算控制核心,64个从核,又叫运算核心。主核功能全、性能强,可以独当一面,从核要求不高,不需要单独完成任务,在主核的指挥、协调下,利用人多力量大的优点,大家分工合作,互相支援,相互配合,实施“核海战术”。完成了中国超算的世界之最-神威·太湖之光。
二、龙芯-3处理器
我国自主设计的龙芯-3处理器,拥有自主指令集、架构LoongArch。大量用于军事装备、军用电脑、航天航空领域、北斗导航一体化终端设备等信息保密的特殊部门,不过从工艺来看的话,龙芯、申威目前都还是28nm制程,由于军事领域的特殊性,主要是对芯片的性能要求高,能耗和体积可以忽略不计!
龙芯最新的3A5000很快要上市了,这是拥有独立指令集和独立自主设计的龙芯处理器,首次面向PC端,采用的是12nm工艺,芯片工艺,技术性能都前进了一大步,4核的架构、2.5GHz的主频,与同等7nm的ARM架构芯片不相上下,完全达到了世界一流水平!
集中优势资源,攻克核心技术大国重器,核心科技必须掌握在自己手里,否则就要遭遇卡脖子的问题,中兴、华为遭遇的制裁,说明世界经济发展不是有钱就可以,科学技术也是有国界的。不过这样也好,终于让全世界人民明白了一个道理,核心技术需自己掌握,这逼迫全国人民上下一心,集中优势资源,攻克核心科技。
华为、龙芯中科、金山办公、中科曙光等多家公司成立“同心生态联盟”,开始注重生态系统全产业链,软硬协同发展,这种生态模式,将进一步加速我国“芯片+系统+软件”的生态发展。
国产光刻机,目前实现了28nm制程工艺的量产半导体设备领域的“国家队”中微半导体设备(上海)有限公司、北方华创有限公司,是国家02重大科技专项承担单位,享受国家集成电路产业投资基金的大力支持,为中国光刻机产业立下了汗马功劳。
(中微半导体设备(上海)有限公司)
中微半导体设备(上海)有限公司研发了多款拥有自主知识产权的光刻机设备,在全球范围内申请了1200余项专利。
(北方华创有限公司生产7nm芯片的光刻机)
北方华创有限公司,开发有12吋晶圆制造的刻蚀机、PVD、CVD、立式氧化炉、扩散炉、清洗机和气体质量流量控制器等设备。陆陆续续从90-28nm制程的12吋集成电路制造设备,已成功实现了产业化,最新研发的14nm制程设备也已交付到客户手里,正在进行试生产。目前已经在向高端集成电路装备市场进军,新研发的光刻机能生产7nm芯片。
综上所述,中国军用芯片完全达到了世界最先进的技术,军用光刻机技术也是不错的,完全能够满足军事技术的需要。
中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?
我国的军用芯片和光刻机目前处在世界先进水平,但商用芯片还是比较落后的,所以在经济上来说一直处于被压制状态,而在军事领域上,我国属于头部领队,不存在因为芯片而出现被“掐脖子”的情况。
从2018年开始,我国商用芯片就一直处于被压制状态,芯片高度依赖于进口,尤其是2019年,我国芯片进口额已经超过了3000亿美元,这是一个非常庞大的数字,如果这笔钱能够完全消化在本土,近2万亿的财富,会促进多少工作岗位,让多少人脱贫致富。
所以说,我国芯片事业要发展起来,也必须发展起来,不然吃亏的不仅仅是国家,个人的利益也将受到伤害。
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我国在军用领域上的芯片处于世界先进水平这几年很多人都知道了我国芯片行业发展不景气,处处被国外“卡脖子”,尤其是有些国家,甚至单一控制芯片出口,限制高端芯片流入我国,不让我国高新产业得到顺利的发展,企图这样就能制约我国经济腾飞。
虽然芯片行业对我国总体贸易影响不是很大,但是却处处与我们日常生活相关,因此很多人从民用芯片上考虑到了军用,提出了军用芯片是不是也同样被控制。
这点其实可以放心,我国芯片技术虽然发展的慢,但是发展也有很多年了,虽然最尖端的芯片没有,但是普通的芯片我们却不缺,这一部分的市场份额在国际上也有我们的一隅之地。
我国目前已经可以小规模生产14纳米的芯片了,在航空航天和通信以及军事领域上,已经基本可以自给自足了。
之所以说可以自给自足,主要有两个原因。
①军事领域所使用的芯片,处理的事情只能够归军事用,它不像我们民用领域使用的芯片,要追求性能,相反,性能不重要,重要的是稳定。
②军事领域使用的芯片,主要使用的方向主要用于军事,都是相关部门采购,质量上乘,需要稳定性,而且不计成本。
因此,军事所用的芯片,稳定最主要,具有强的抗干扰能力比贸然追求性能要强得多。
实际上在国际军事领域大国,芯片的使用上也没有贸然追求高端,都是采用14纳米或者28纳米的芯片,有的国家甚至采用的是65纳米或者90纳米的芯片,我国已经属于进入了领先行列。
其实我国不仅军事用的芯片属于自给自足,包括一些高端武器上,如航母,歼20等,都是自主研发的,不依赖于国外。
诚然俄罗斯芯片也不发达,但是依然不惧被压制,就是因为军用芯片不用太尖端。
我国光刻机技术相比高端还是有些落后我国的光刻机技术,对比世界尖端光刻机,确实有很大的差距,不过得益于居安思危的忧患意识,我国研究光刻机也已经很多年了,在世界上也有一些地位,虽然做不到最尖端,但是28纳米的技术也可以了,只有少数几个国家可以超过咱们。
不过我们也要有一个清醒的认识,目前我国虽然在半导体事业上发展的非常迅猛,但是距离头部国家还是有一些差距的,以光刻机为例,虽然我国已经有生产28纳米光刻机的技术了,但是荷兰ASML已经可以生产7纳米工艺的光刻机了,可见我们之间还是有一条巨大的鸿沟需要追赶。
不过我们也不需要妄自菲薄,因为仅有那么几个国家具有生产光刻机的实力,我们比上不足比下有余。
芯片离不开光刻机,而光刻机的研发需要巨大的资金芯片是需要光刻机来制造的,而光刻机的研发更新,离不开巨大的资金投入。
荷兰的光刻机之所以如此好尖端,就是投入巨大。
2017年,那时候的荷兰光刻机就已经主宰了市场,而此时的他每年还会投入巨大的研发经费,用来更新换代光刻机,真所谓逆水行舟不进则退,这研发就是需要马不停蹄的更新再更新,不然就非常容易被对手踩在脚下。
当年,荷兰ASML公司一共销售了300多台的光刻机,赚取了超过21亿欧元的巨大财富,但依然那出了4.8亿欧元用来研发,研发金额占营收的22.8%,可见其投入有多么巨大。
我国想要在光刻机上有所突破,巨大的投入也是不可避免的,为了有更多的资金能够投入到研发之中,希望大家在选择数码产品的时候,多支持支持国产。
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