造一颗芯片有多难?中国为什么造不出自己的芯片?
一颗芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序 。就拿代工厂来说,需要先将“砂子”提纯成硅,再切成晶元,然后加工晶元 。晶元加工厂包含前后两道工艺,前道工艺分几大模块——光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入;后道工艺主要是封装——互联、打线、密封 。其中,光刻是制造和设计的纽带 。
其中许多工艺都在独立的工厂进行,而使用的设备也需要专门的设备厂制造;使用的材料包括几百种特种气体、液体、靶材,都需要专门的化工工业 。另外,集成电路的生产都是在超净间进行的,因此还需要排风和空气净化等系统 。
有说法认为,集成电路是比航天还要高的高科技 。业内人士表示,这种说法也不无道理,“航天的可靠性估计也就4个9、5个9的样子(X个9表示在软件系统一年时间的使用过程中,系统可以正常使用时间与总时间之比) 。现在硅晶圆材料的纯度就要6个9以上 。
但是即使这么难,造一颗芯片对于现在的中国也可以说是小菜一碟 。难的是全部都用国产技术去造一颗顶级的高端芯片 。芯片这个行业是极高技术含量和相当大规模的行业,现在每年销售额两三万亿人民币,加上半个多世纪的发展和行业成长行业投入,不是短时间就跑到排第一位置上去的 。中国需要时间 。
其他网友观点感谢您的阅读!
【是芯片制造难?还是光刻机难?我们为何制造不出自己的芯片呢?为】
其实,我一直认为,芯片技术是一种综合性的技术,而光刻机技术就像一把“尖刀”,刺在了我们心口,因此芯片是命,光刻机是命的防护 。
【造一颗芯片有多难?中国为什么造不出自己的芯片?】但是,我国一方面因为光刻机技术的掣肘,对于我们而言,没有光刻机,就好比时刻警惕这种芯片的危机 。那么,芯片制造难不难?没有光刻机行不行呢?
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01芯片制造的难度,通过制造步骤就知道
我们知道如果一款芯片成型,并且进入到设备中,需要经过四个步骤,它们分别是设计、制造、封装、测试 。而设计和制造可以说是芯片设计的精髓,如果说设计的话,我们熟知的高通,苹果,华为实际上都是设计类的公司 。
它们通过EDA软件进行设计,必须和大家提到的是,这款软件本身就是我们芯片设计领域的软肋 。现在设计上,华为已经能够做到符合我们对于设计的需求,关键是在制造方面 。
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我们说说芯片制造的步骤,这样你可能更容易知道芯片制造的难度 。
第一步:我们需要的是将晶圆从沙子里提炼出来,提炼的单晶硅,做成了硅锭,再把硅锭加工切割成一个一个的圆片,这就叫晶圆 。
第二步:这时候,我们通过在晶圆上涂抹一层光刻胶(通过紫外光照射可以固化,但是它又容易被水溶解)制约我们的又一个因素,这里需要提到的是:光刻胶,它主要来自于日本和美国,特别是高端光刻胶,并且涂胶显影机只有日本有 。
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第三步:关系到光刻机领域 。首先必须在晶圆上已经涂抹了一层光刻胶,需要我们通过光刻机的特殊光源,将胶水固化,而且一定是按照之前设计好的线路图 。没有它你的晶圆就不能够固化线路图 。很遗憾的是,美国的光源,德国的镜头等等组成了ASML的光刻机 。
第四步:蚀刻,我国的蚀刻技术已经发展非常迅速了 。我们需要溶解掉一些多余的涂层 。刚才的光刻胶已经固化,可是我们必须得知道部分不需要的涂层也存在了 。
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通过进入蚀刻,再溶解掉不需要的涂层,留下光刻的部分,并形成一道道的凹槽 。需要将凹槽中注入其它离子元素,用以改变单晶硅的导电特性 。
02芯片难度:一环扣一环
我们必须知道,芯片的步骤中,我们缺乏的不仅仅是光刻机 。甚至还包括设计领域的EDA设计软件;制造端领域的:日本美国钳制的光刻胶,日本的涂胶显影机,荷兰的光刻机,以及日本的离子注入机都是关键部位 。
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而核心的光刻机部分,在华为被美国新的政策影响下,甚至会让我们光刻机技术颇受影响,如果没有它,芯片就根本不能够成型 。
虽然,上海微电子已经预计明年推出22nm工艺制程的光刻机,并且还有报道称武汉光电国家研究甘棕松团队采用二束激光在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制,采用远场光学的办法,光刻出最小9nm线宽的线段 。但是,和目前的ASML的7nm EUV差异很大 。
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芯片难,光刻机难,但是我们确实需要打破束缚,走出一条不同的路,这条路难却值得我们去超越 。
其他网友观点1题2问,2问都是大问题 。而所谓中国自己的芯片,就是国产化的,关键核心技术自主可控,无论高中低端 。
我在回答之先也提出2问 。过去,在明知造一颗芯片有多难的同时,中国相关企业造出中国自己芯片的决心有多坚?中国芯片行业对造出中国自己芯片的意志又有多坚?
1“芯片不是神造的,也是人造的”这个说法既宣示了个人的决心和信心又道破了他人造就的事实和现状
关键在于中国人正是造就既有事实和现状的人当中最厉害的 。大家都说造一颗芯片有多难有多难,但最顶级的芯片是由台积电人造出来的,当然是给他人造的,让包括华为在内的国内外公司所拥有的国际领先芯片设计技术变成了高端芯片 。台积电所采用的技术全都是自己的吗?不是的,仅就最关键的依托性技术而言,就是荷兰ASML公司所拥有的含有美国技术的世界顶尖光刻机制造技术 。
并非完全属于自己的世界顶尖芯片制造技术与并非完全属于他人的世界顶尖芯片设备制造技术的结合让造一颗高端芯片也变得不再那么难了 。证明了中国人已经造出了那么难的芯片,也表明了比亚迪创始人王传福的那句话并没有被沦为一句口号,妥妥地落地了 。
2同样是中国人的中芯国际人为什么不能给华为公司造出高端芯片?
中芯国际所拥有的芯片制造技术中有美国的 。这跟台积电一个样,但属于自己的那些技术却比台积电差远了 。
中芯国际所依托的芯片设备技术是外国的 。其中有美国的,这也跟台积电一个样,但那整个的技术却比台积电所依托的低多了,DUV而非EUV,是落后制程而非领先制程,其中的原因之一是荷兰由于美国阻拦而还没有供给那台世界顶级光刻机 。
中芯国际所以才至今不仅只能制造出中低端芯片又连这样的芯片也不能给华为代工 。眼睁睁地看着华为被卡脖子,特别是高端麒麟芯片绝版,中芯国际自己也被美国给卡了 。
中芯国际为什么预订了ASML公司的极紫外光刻机?因为我们国内的企业还没有造出来,比如上海微电子只有90纳米制程的,很快就有的28纳米制程也落后很多 。如果国内有了同为世界顶级的光刻机,中芯国际就一定会优先或者唯独购进,当然,有了高端光刻机,中芯国际也不能立马造出高端芯片,连中国自己的中低端芯片都不能立马造出来,都要经历一个不算短的过程 。
3为什么中芯国际和上海微电子等大陆企业至今连中低端的中国自己芯片也没造出来?
造一颗芯片的确那么难是必须承认的 。特别是难在造高端芯片的高端光刻机制造上,举世公认 。在我国,高端芯片设计技术还有封装和测试技术都达到了国际先进和领先水平已是客观事实,而芯片制造技术和芯片设备制造技术这2个难却仍是客观存在,都面临着高端化和国产化2道难关 。
肯定有相关企业自身的原因 。一定是因为制造出中国自己芯片的决心还不像华为公司设计出中国自己芯片的决心那样坚定不移,尽管华为自己也面临着“国产化”的难关 。明明起步早于华为嘛,与台积电相比也早,初期则发展迅速,此后却停滞不前;烧的时间和金钱已经不少了,包括烧了不少国家给投的钱,华为却全是烧自己赚的钱 。
国内半导体行业制造出中国自己芯片的意志呢?也不像华为公司那样坚定不移,购买外国芯片产品和光刻设备的意愿与主张则带有一贯性,还带有一定的主导性,顺应着那些企业引进、依赖外人的心思,虽然也有组织相关企业落实国家“引进消化吸收再创新”这个一贯主张的实际行动 。
国内为什么会出现让芯片自主制造和技术自主创新口号化与浅层化的情况?至少,与行业以前的管理层意在追求短期行为、志在追求当前业绩是有关的 。一届又一届,不会没看到中国是世界上最大的芯片市场吧,世界各国中最多的国产手机厂商无一不需要高中低端芯片,华为还需要高端芯片代工厂呢;更不会没看到实际上成了被别人拿走大钱的最大市场,最多的国产手机厂商都给别人交了大钱,华为后来倒是不再买高通的高端芯片;也一定看到了美国一直在封锁与光刻机制造相关的技术,就是想让挣小钱、给打工,这个意图明明白白,而要突破技术封锁这道难关就只有依靠自己持续不断地并且从底层开始研发这一个主要的办法,这个道理浅显易懂 。
4未来将给出与过去相反的结论
现在仍然没有造出中国自己的芯片根本上不是技术问题 。换言之,并不是我们国内大陆半导体人造不出来 。
中国大陆人将来完全可以造出中国自己的芯片 。这是必定的,只是还需要烧很多的钱、很多的时间,而过去的中国大陆半导体人已经奠定了并不算浅薄的技术基础,这是必须予以充分肯定的 。
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