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芯片|沙粒上的战争

 
芯片|沙粒上的战争
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在半导体这个领域 ， 中国需要挑战的是 ， 西方上百年积累起来的工业体系 。
作者丨张静波
图片：图虫创意
本文原发于2019年5月22日
中国半导体一直是在冒着敌人的炮火匍匐前进 ， 如今 ， 敌人的炮火越来越凶猛 。
芯片|沙粒上的战争
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美国的惊人统治力
1957年 ， 晶体管之父肖克利的八个门徒 ， 在硅谷创立仙童半导体公司 ， 并开发出人类历史上第一块集成电路 ， 硅谷因此成为全世界半导体技术的发源地 ， 一直延续至今 。
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期间 ， 尽管发生过几次产业转移 ， 七八十年代 ， 半导体制造大量转移至日本；90年代后 ， 转移至韩国和中国台湾 。 但美国至今依旧保留着在诸多核心领域的统治力 。
以生产设备为例 ， 全球三大巨头应用材料、泛林和ASML ， 美国独占前两席 ， 而且应用材料在除光刻机以外的几乎所有领域都领先 ， 包括蚀刻、薄膜沉积等 。
更恐怖的是 ， 全球三大EDA软件（用于芯片设计）巨头铿腾、明导和新思 ， 均为美国企业 ， 全世界几乎所有芯片设计和制造企业都离不开它们 。
高端芯片方面 ， 中兴事件暴露出来的众多短板 ， 包括ADC/DAC（数模转换）、FPGA、高速光通信接口等芯片 ， 目前也都依赖美国厂商 ， 包括德州仪器、赛灵思、亚德诺等 。
美国的惊人统治力还体现在生态系统上 。
目前 ， 三种主流的芯片架构X86、MIPS和ARM ， 前两种都是美国血统 。 其中 ， 英特尔的X86架构 ， 与微软的Windows系统结盟 ， 称霸台式机市场 。 ARM架构虽然是英国血统 ， 却离不开安卓和iOS系统的支持 ， 两者合计占有全球95%以上的手机市场 。
而且 ， ARM其实诞生于苹果的一款失败产品 。
如今 ， 在全球20大半导体公司中 ， 美国依旧独占八席 ， 处于绝对的霸主地位 ， 并且基本都是卡住核心的关键性公司 。
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中国VS整个产业链
半导体是一个庞大的产业 ， 从大类上讲 ， 包括集成电路（IC）、光电子、分离器和传感器等 ， 其中IC的规模占80%以上 。
所谓芯片 ， 就是内含集成电路的硅片 ， 它分为几十个大类 ， 上千个小类 。 制造一块小小的芯片 ， 涉及50多个学科、数千道工序 ， 包括设计、制造和封装三大环节 。
在这个产业链上 ， 国内企业的差距是全方位的 。
首先看设计 ， 华为海思和紫光展锐分列国内前两名 。 目前 ， 两家公司在不少领域已是世界领先水平 ， 但一个巨大的问题是 ， 其核心架构由ARM或英特尔授权 。
目前 ， 国内仅有中科院的龙芯和总参谋部的申威拥有自主架构 ， 前者用于北斗导航 ， 后者用于神威超级计算机 ， 民用领域基本是空白 。
设备和材料是又一大短板 。 制造芯片的三大设备光刻机、蚀刻机和薄膜沉积 ， 国内仅中微半导体的介质蚀刻机能跟上行业节奏 ， 其7纳米设备已入围台积电名单 。
此外 ， 北方华创(002371,股吧)在氧化炉和薄膜沉积设备上成绩不俗 ， 但基本还处于28纳米级别 。 其他设备 ， 如离子注入机、抛光机和清洗机 ， 也差不多 。
差距最大的是光刻机 。 光刻机用于将设计好的电路图曝光在硅片上 ， 蚀刻机则负责微观雕刻 ， 刻出沟槽或接触孔 。 目前ASML最先进的EUV光刻机 ， 即将投入三星、台积电的7纳米工艺 ， 而国内上海微电子的光刻机 ， 仍停留在90纳米量产的水平 。
材料方面 ， 日本是全球领先者 。
在制造芯片的19种主要材料中 ， 日本有14种位居全球第一 ， 总份额超过60% 。 全球近七成的硅晶圆产自日本 ， 那是芯片制造的根基 。


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