自2018年“芯片封锁”事件爆发以来,这几年,芯片一直成为大家经常谈论的话题。
作为产品设计师虽然没必要具备半导体的专业知识。但也需要从产品的角度多了解一些芯片的情况。
今天斗服脑就来讲讲高端芯片自主制造为什么那么难?
我国每年进口的美国半导体产品,主要是高端芯片,超过3000亿美元,而我国一年的军费不过才2000亿美元。
美国的几家芯片巨头在中国市场赚得盆满钵满,但近年来还多次以国家安全为由,一会禁售这家,一会制裁那家,目的就是扼杀我国的芯片产业,从而将核心技术永远掌握在他们手中。
2017年大陆集成电路产业产值达5000亿人民币,约占全球份额的11%,而我国的台湾却占到了16%。按营业收入排队,全球前20名大半导体企业,大陆一家没有,而台湾有台积电等三家入围。
以我国的超级计算机天河二号为例,它的运算速度在国际比赛中多次拿到第一。但专家透露,前面六次用的都是美国的芯片,直到2015年4月美国决定向中国禁售有关芯片后,2016年研发的“神威·太湖之光”超级计算机才 “搭载了全国产的芯片”(所谓“搭载”是否指用了一部分?)。最后在国际比赛中再次夺冠。
大家知道,芯片产业是个需要前期大量资金和人才投入的行业,是个投资回报周期比较长的行业;更是需要薪火相传,几代人坚持不懈,辛勤劳动,迭代创新的积累,才能发展到今天的巅峰。
国际上的半导体行业巨头几乎都在上个世纪七八十年代起步,用漫长的时间和巨量的人才投入,才换来了今天的技术积累。我国的半导体产业遗憾地错过了一个黄金的年代,改革开放后,虽然我们在中低档芯片领域也取得了令世人瞩目的成就。但对高端芯片的开发,只靠市场竞争机制,就很难赶上美国的水平了。
到了上世纪90年代,曾有一些有远见的科学家如倪光南等人主张自主核心技术,提出要瞄准美国的主要核心芯片(如英特尔的Xeon),攻克高端芯片技术难关;但也有一些专家和经济学家认为做芯片不如买芯片,也就是所谓“用市场换技术”论,并说不用担心美国会轻易放弃中国这样巨大市场和巨额利润。一些主张市场导向的领导也顾忌投入大,风险大。这就使我国的芯片产业再次遗憾地错过了一个机遇。
名词解释:
半导体是一类材料的总称。
集成电路是用半导体材料制成的电路的大型集合。
芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。
通常我们所说的芯片都是我们所看见的手指甲大小的黑盒子,这种都是封装好的。
我们生活中所有的电子产品都要用到芯片
黑盒子里边就是集成电路, 如图,晶圆上每一个小格子就是一颗集成电路。
尽管目前我国芯片产业面对供给不足、人才短缺等诸多挑战,但我国芯片的自主研发和量产是势在必行的。
芯片是国家强国战略。要完成我国芯片制造业赶上世界水平,最少还要几年甚至十年。现在我们20纳米还不成熟。世界先进水平已经达到5纳米 3纳米。这个问题不解决,就无法完成国防、科技的突破。国家已经下定了决心要有所突破。
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