为什么我国目前无法制造高端芯片?

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为什么我国目前无法制造高端芯片?


由用户魔铁的世界提供的知识:

可能很多人不知道,我国的高端芯片制造也曾经和美国差距不远,美国能造的,我们也能造,只是由于历史原因拉大差距,后来加上买买买习惯了,不重视自力更生,又进一步拉大差距,才导致目前无法制造高端芯片的尴尬局面。

可以说,我国在发展集成电路上跌的坑,一再证明了“花钱买不来技术,化缘求不来技术,唯有自力更生才是出路”。

上世纪的五六十年代,在集成电路技术上,我国和世界科技强国美国差距并不大。1949年美国贝尔实验室研制出锗合金晶体管,比中科院应用物理所提前7年;1954年美国研制出硅合金晶体管,比中国早4年;1959年美国发明平面光刻技术,研制成功平面型扩散晶体管,比中科院半导体所提前4年。

也就是说,在新中国建立的百废待兴的五六十年代,美国在集成电路上仅领先中国4到7年,中美差距并不算大。

但从上世纪60年代末开始,中国发生WG,集成电路发展猛地被美国甩开10多年。改革开放之后,国内集成电路产业逐渐从自力更生切换到主要依靠进口,使得差距进一步扩大。

背后的原因很简单,集成电路是“高”产业:高技术(量产制程工艺现在已到7纳米)、高投资(建设一座12英寸晶圆厂投资高达数十亿美元)、高风险(技术落后就容易被市场淘汰,数十亿美元投资打水漂)。

国产集成电路企业的产品由于技术落后,生产规模小,成本比进口高,加上政府扶持力度不足(国外芯片产业的发展无论美国还是韩国,都离不开政府强力扶持),受进口芯片冲击后,企业纷纷倒闭或转手。

三星成为芯片巨头,离不开韩国政府的强力扶持。1994年,韩国颁布《半导体芯片保护法》,确保韩国半导体芯片受到法律保护,随后,持续推出电子产业技术发展战略、新一代半导体基础技术开发事业、半导体设计人才培育事业、系统集成半导体基础技术开发事业等半导体自主开发计划,不断补齐半导体产业发展的短板。

这使国内集成电路产业发展更为艰难。深圳号称“世界之窗”,是改革开放的前沿城市,尽管前后有多家集成电路企业落脚,但因为人才、技术、资金问题,直到2003年都没有建起芯片厂。

我国和美国的技术差距,在超大规模集成电路上,落后美国13年;晶圆尺寸上,4英寸落后13年,8英寸落后11年。

但更大的差距在产量。年产从100万块芯片增长到6亿,美国只用了8年,中国则用了26年,而且这一差距主要出现在1976年之后的20年,那时正是大量进口芯片,国产芯片受到冲击最严重的时候。

国产芯片在产量上的落后,导致在全球的份额微乎其微,在2000年时全球有950条芯片生产线,中国大陆为25条,仅占2.63%,这也是我国每年芯片进口额度超过原油的原因。

从2000年到2018年,我国集成电路产业又有了发展,但在制造技术上(目前最先进的是14nm)仍落后最先进的量产制程工艺(台积电7nm)三代,市场份额虽有所增加,但份量不大。

进步最明显的是晶圆生产,以2016年为例,在6英寸(150mm)及以下尺寸晶圆方面,国内芯片制造商份额为14%,更为高端的8英寸(200mm)和12英寸(300mm),份额分别为6%和2%,填补了国产空白。

总结一下:

我国集成电路产业由于历史原因,虽然还无法制造高端芯片,但与国际先进技术的差距,已经从两位数缩小到个位数,只要资金投入足够(现在已上升到国家战略),人才培养到位,市场优势利用得当(我国是全球最大的汽车、家电、智能手机市场),不久的将来应该会赶上国际先进水平。

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由用户未泯双瞳提供的知识:

这个问题从两个方面分析

第一方面是经济因素,众所周知我国从人民真正吃饱饭到现在不过才30年左右,而发展最迅速的阶段其实是21世纪也就是2000年至今。


而高端芯片制造是极其吃工业水平和科技水平的,我们的起步太晚,而需求又太急,致使国内过度依赖芯片的进口,2017年中国集成电路的总进口额达到2601.4亿美元,出口金额为668.8亿美元,逆差巨大。


那么为什么我们国家的高端芯片生产发展缓慢呢?芯片制造所需要的技术储备、资金投入、人才需求之大是正常行业无法想象的。且千亿规模的投入并无法在短期内实现快速盈利,需要一个较为漫长的过程,再加之工业水平的滞后等问题,资本不愿意把热钱放在这么一个项目上。台湾在计算机制造和芯片制造业上一直走在世界的前列,也正是因为早些年经济的强盛才给台湾打下了良好的基础。


那么从技术上说,我们的差距到底在哪儿?

其实决定集成电路技术发展的主要是功耗、工艺、成本和设计,而其中光刻机就是重中之重,我们都知道美国等发达国家一直对我国进行着一定程度的技术封锁,这其中就包括对光刻机的封锁。光刻机与航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠,可见其集成了多大的工业技术水平。


芯片的集成度直接取决于光刻机的精度,我们都知道现在华为的麒麟CPU和苹果的A12都是7纳米工艺,而目前我国的芯片制造水平还停留在60纳米左右的水平。光刻机具有两套核心系统,光学系统以及对准系统,那么光刻机图像分辨率越高,就可以在硅片上刻出的沟槽约细小,集成度自然也就更高。


正如刚才所说,目前我国的芯片制造还停留在技术十分落后的阶段,与美国等先进国家还存在着非常大的代差,不过好在无论是国家还是企业都已经把芯片制造作为一个十分重要的发展方向,力求快速弥补与芯片制造强国的技术差距。


由用户AI科技猿提供的知识:

真得好好回答一下这个问题,对这个问题感触颇深。

芯片种类很多,我今天单说FPGA芯片。因为我从事的工作跟FPGA有关,太深知国产FPGA的艰难。提到FPGA,在中兴事件之前,可能大家并不知道什么是FPGA(现场可编程门阵列)。现在了解的人也不是很多,只知道中国在这方面还很弱,基本靠进口美国Xilinx和Altera公司的芯片,最近一段时间美国又瞄准了5G巨头华为。那么为什么中国造不出?在这里我不想列举太多的技术指标,我只想说一下从事FPGA研发的这几年的感受。我认为可以分为以下几点:

芯片设计人才匮乏

FPGA从软件到硬件涉及技术主要为:FPGA芯片、EDA软件工具、IP库等,这些缺一不可。

FPGA芯片研发:由于中国起步较晚,Xilinx和Altera两家公司已经针对FPGA涉及到的技术都申请了专利,中国需要突破技术壁垒,国内缺乏FPGA芯片架构设计人才,没有丰富的经验,一般设计出的芯片都有不同的缺陷。

EDA软件工具:FPGA是现场可编程门阵列,说的直白一点,就是可以使用EDA软件根据自己的需求用硬件描述语言编写逻辑代码,下载到芯片上,在芯片上运行。EDA工具主要设计:综合,布局布线,码流生成。Xilinx的EDA工具是上千人,经过了十几年的沉淀才达到现在的水平。现在国内FPGA公司大部分购买综合有Synopsis的使用权,像Xilinx和Altera自然不会开放给中国使用。国内公司要想自己开发,相关人才缺乏。

IP库:现在好的IP库很难设计,需要投入巨大人力财力,购买昂贵,一般的IP购买要几百万,上千万的也有。

芯片投入大,见效周期长

一个芯片从涉及到量产一般都得一年之后,而且即使量产了,到真正市场认可国产FPGA,愿意弃用Xilinx和Altera成熟的芯片,这个周期也得两三年。一款FPGA的研发成本,封装生产成本都是几千万起步,对于一般的公司,很难维持。

市场不给试错的机会

现在国内的FPGA应用厂商,都喜欢用成熟的芯片,比如Xilinx和Altera,他们不希望自己的产品中使用的FPGA有缺陷,影响他们产品的稳定,这样就导致国内FPGA没有客户群,不能在现实应用中发现问题,解决问题。EDA软件工具也不能得到市场反馈来提升用户体验,就导致了:客户不愿用,FPGA设计公司自身没有造血功能,公司难以长久运营。

从中兴事件之后,国内高科技公司都意识到国产的重要性,现在国内做的比较好的FPGA公司仅有五六家,他们现在已经有芯片在国内市场,也在逐步被认可,希望能早点制造出高端芯片,希望他们能为国产FPGA的未来撑起一片天。

回答完毕,希望中国FPGA公司早点生产出可以替代Xilinx和Altera的芯片,打破美国的封锁!


由用户科技焦距提供的知识:

芯片事件过去不到一年,在这一年时间里,整个半导体行业义愤填膺,干劲十足。芯片,光刻机,刻蚀机都不断取得可喜成绩,尤其是刻蚀机达到了世界顶尖水平。但是,即使可以说是大幅度突破,但是距离达到制造高端芯片的能力,还存在巨大鸿沟,中国芯还有很长的路要走。

也是在去年,中国花费大代价从荷兰获得光刻机后,如今ASML已经态度反转,近日,ASML首席执行官彼得·维尼克表示,中国光刻机需求强劲,继续看好对华出口。而ASML这样的态度转变,除了修复因遭受火灾带来的伤口以外,还主要因为,中国的光刻机技术的快速突破,技术的封锁禁令已经快要不攻自破。

那么至此,制造光刻机所需的工具已经得到,但是,拥有好刀不代表能切好菜,最重要的还是厨师的工艺,工具的存在是必要条件,但是想要制造高端芯片,还需要不断研发,积累技术。

也曾回答过相关的问题,中国制造高端芯片面临的主要问题,是以下方面。

起步晚,走得慢

就以韩国而言,韩国在上世纪80年代,就开始全面发展半导体产业,90年代时,还颁布了《半导体芯片保护法》,政策和资金投入上的全面推动,使得韩国半导体产业飞速发展,而此时中国的半导体产业还在摸索阶段,且得不到任何外界支持,因此不仅起步晚,还走得慢,走得异常艰难。用了许多时间摸索,却没有积累够经验,还发生过几次半导体行业中的恶性事件,造成了严重的阻碍。

技术不足,人才缺口

由上述原因,造成技术储备严重不足,而没有核心技术,就无从下手,一切也都无从谈起。而在这样的形势下,还存在国内顶尖专家被国外挖走的情况,同时在半导体行业,据统计存在40万的人才缺口,人才稀缺和技术不足,不加以调控,还可能形成恶性循环。

市场环境

造成可能形成上述恶性讯循环的,是市场环境,国内形势。顶尖科学家被挖走是很明显能够看出问题的,而行业的不景气,也没法吸引人才投入,因此,急需调控,加大研发投入,科研人员的待遇保障,教育的培养投入,而如今,也正在做着相应的努力,千人计划的展开吸引人才,大企业的研发投入不断增加,可以说,虽然目前不能制造尖端芯片,但是制造尖端芯片的这一天,正在加速到来!


由用户猫先生内涵科普提供的知识:

六月科普,猫先僧给你撸一撸。

这题目提的很有水平,提炼关键点~高端芯片!对不是芯片,是高端芯片,这个才是关键点。

本猫来略略展开吧。

人类的第一台计算机。你现在都不敢想象它的芯片长这个样子吧。你能想象把五个房间这么大的家伙放进你现在的手机里面去吗?那时候,我们在搞什么呢?亩产万斤还是世界革命?算了,不提也罢。

然后大家觉得这个大玩意实在简陋的不像话啊,怎么办,弄这种吧。

费曼的计算机算法语言和电子管、晶体管等诞生,计算机的进化开始加速。这当然也是得益于科学界的量子力学的消化。虽然讲量子力学的原理现在还是一个字“瞎”,可是近似的原理才总结出来,夜带动了墨尔定律,现代计算机特别是芯片就逐渐长得和大家认识的差不多了。集成电路的大规模开发后,终于成就了现代的网民和吃瓜群众。


归根到底,世界讲高端制造,还是得讲材料。世界最基础的材料有130多种,有了这些,可以制造人类目前的所有东西,可以说是人类最高的科技成果。而我们国家呢,恰恰在这个材料技术上卡住了。材料技术是绝对的高端,是属于得烧钱而且得烧时间的技术。咱们天朝好日子才混起来没几天吧,海量的市场催收了很多烧钱的技术发展!例如高铁、跨海大桥等其他国家根本搞不来,或者搞起来也撑不下去的类型。可是天朝毕竟时间积累不够,在芯片上,肯定还得吃亏。

中低端的天朝做的挺好的了。高端某些方面也在发力,慢慢也能说上几句话。但时间还得等等,毕竟得积累啊。像某为,其实已经做的很好了。

好了,希望新的一年,天朝再接再厉吧!

打完收工。欢迎关注讨论。


由用户ICer世界提供的知识:

我觉得不能说是无法制造高端芯片,而是无法制造先进工艺的芯片。

首先,什么叫高端芯片?芯片有很多分类,不是说只有intel的处理器芯片才是高端的,像高精度的adc, dac在模拟领域也是高端芯片,还有高指标的射频芯片,高精度的mems芯片等,在其特定领域都属于高端芯片。只是我们通常意义上说的高端芯片总是在特指处理器频率高,工艺制程低的芯片,但这是特指了处理器芯片领域而已。

其次,我们国家在各个领域的高端芯片设计上确实是落后的,不光是处理器芯片,前面提到的模拟芯片,射频芯片等都还有差距。芯片的设计,制造是完整的产业链,没有强的设计能力,很难有强的制造能力,就像没有优秀的设计图纸,就算有再好的施工队也没法造出好的大楼一样。

最后,我们的制造水平跟不上,这个是问题中所说的无法制造最直接的原因。个人觉得主要是两方面的原因,一方面是人才,芯片制造不是传统意义上的工业制造,对技术人员的理论要求还蛮高的,不懂半导体原理,就要去调掺杂浓度,刻蚀参数是不可能的。我们的半导体人才培养有进步,但还有段路要走,看看台湾的半导体人才培养,还是值得我们学习的。另一方面是我们的制造设备跟不上,这个需要长期的累积,长期的投入。希望国家的投入能起到作用。


由用户深圳股哥提供的知识:

1、差距已经形成,追赶需要时间。

中国的半导体产业从改革开放以来没有得到重视,以前都是以基建和房地产投资为主的经济模式,直到近十年才逐步对芯片制造业提上战略高度,芯片制造本来就是一个大投资,长周期技术积累与创新的过程。虽然现在国家加大力度投入,但是收效甚微,最主要还是制造环节上久攻不下。中国在芯片各个领域已经积累和沉淀了相当的技术能力和商业智慧,假以时日,自力更生,在高端芯片领域打开局面是可以期待的。花钱买不来技术,化缘求不来技术,唯有自力更生才是出路。

2、荷兰掌握世界高端光刻机制造。

紫光国芯是中国高端芯片第一领军企业,而紫光国芯的技术还停留在28纳米制程上,并且产品不良率过高,良品率仅达到40%。美国高通、台积电都已经向10纳米、7纳米进军了,可想而知中国的差距仍然非常大。现在堵在中国芯片制造业前面最大的拦路虎不是材料问题,也不是技术问题,而是光刻机成套设备制造。光刻机是制造高端芯片的关键设备,目前全世界只有荷兰掌握着高端光刻机的制造。先进的光刻机甚至一台能卖到数亿美元。对中国来说,就算有钱也买不到这种设备,因为西方对中国高技术有严格的出口限制。荷兰光刻机只提供给美国、台湾和韩国这三家。说实话,没有荷兰的光刻机,美国也造不出顶级芯片来。CPU芯片是美国英特尔一家独大。所以中国无法制造高端芯片。


由用户环球热点汇提供的知识:

我国虽然经过了几十年快速发展,但是和西方发达国家的差距还是非常明显的,在一些中低端的领域已经追上甚至超过西方发达国家,但是在高端制造特别是一些高精密的领域,差距依然很大,想要赶上还需要国人的不懈努力!相信随着时间的发展,我国一定可以达到国际的先进水平!在芯片制造方面,我国一直落后,有多方面的原因,不仅和发展不足有关,还和欧美发达国家的封锁有关系,特别是美国,阻碍中国的发展,制定了一系列的政策,限制西方向我国出口先进的芯片制造工艺设备,和设计理念!使得我国和外国的差距几乎越来越大,我们国家只能使用发达国家淘汰的制造工艺。在市场上没有竞争能力!

中国是半导体的发明人和制造者,只是受到国际经济环境的干扰,中国放弃了当时的半导体研究,这么一来,美国、日本和欧洲等获得了先机,也同时赢得了市场,趁机研发富有生机与活力的芯片,哪晓得他们在高端芯片的制造方面,已经越发占有优势,中国在这方面仍然落后于欧美日,中国只能是在低端芯片制造上还占有市场份额,但是,我们在高端芯片制造方面,仍然受制于欧美日的限制。半导体材料,半导体制造技术仍然落后他们。前段时间网上吹牛说,我们已经超越了欧美日的芯片制造,这是假的,中国的芯片制造远远达不到欧美日的技术,仍要求助于他们,他们仍把此技术,当成同我国交换某种技术的条件,企图卡我们的某些技术,但是,绝大多数技术都被我们突破了,就是个别技术还暂时没有创新突破,高端芯片也是我们的短板。

像cpu,gpu这种,都是国外的公司多少年的技术积累才应用到现在的程度,想要推出一个自主知识产权的,性能,功耗也比较好的,比较难,还是技术储备的差距,但这种差距在逐步的缩小,就像现在华为的巴龙芯片。

大家不要经常觉得老外的好,要多支持一下国产,他有了资金,才会去搞研发,外国的再好,都没用,那天局势变了外国的导弹打了过来,可能那枚导弹就是你出钱造的,中国的发展也需要国人的支持


由用户智鱼知乐提供的知识:

简短来说:

1.中国缺少优质的自主研发的光刻机-生产芯片的核心制造机器。

2.中国芯片研发水平与高端市场差距甚远,可以理解成人家花1块钱轻松搞定的事,我们花100块钱依然做不好而且没人买。

3.目前经济的高速发展使得真正做研发的公司甚至是科研机构无心钻研,大家更爱研究来钱快的项目。


由用户数码快资讯提供的知识:

我国虽然经过了几十年快速发展,但是和西方发达国家的差距还是非常明显的,在一些中低端的领域已经追上甚至超过西方发达国家,但是在高端制造特别是一些高精密的领域,差距依然很大,想要赶上还需要国人的不懈努力!相信随着时间的发展,我国一定可以达到国际的先进水平!

在芯片制造方面,我国一直落后,有多方面的原因,不仅和发展不足有关,还和欧美发达国家的封锁有关系,特别是美国,阻碍中国的发展,制定了一系列的政策,限制西方向我国出口先进的芯片制造工艺设备,和设计理念!使得我国和外国的差距几乎越来越大,我们国家只能使用发达国家淘汰的制造工艺。在市场上没有竞争能力!

制造芯片有一个非常重要的设备,光刻机。这是芯片制造的关键设备,一台先进的光刻机价值几亿美元,但是对于我国来说,就算有钱也买不到这种仪器,美国限制对中国出口,所以目前我国无法制造先进的芯片!

我国目前最先进的芯片工艺是22nm,而国际上先进的工艺是7nm,差距了整整几代!所以我国需要在光刻机上投入大量资金研发!努力去减小差距。


由用户旭日提供的知识:

芯片也是一个产业链,应国家整合发展,从材料,到光刻,环节多,投入大。

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