k8凯发|人工学院修改器|一颗“芯”是如何炼成的:制造一颗芯片需5000道工序
来源:凯发k8·[中国]官方网站 发布时间:2024-01-31
2017年中国集成电路进口量高达3770亿块★◈◈,同比增长10.1%★◈◈;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)★◈◈,同比增长14.6%★◈◈。2017年中国货物进口额为12.46万亿元★◈◈,也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%★◈◈,而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元★◈◈。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍★◈◈。
也许不是人人都了解集成电路★◈◈,但许多人听说过摩尔定律★◈◈。摩尔定律是指★◈◈,当价格不变时★◈◈,集成电路上可容纳的元器件的数目★◈◈,约每隔18个月便会增加一倍★◈◈,性能也将提升一倍★◈◈。在半个世纪前★◈◈,由英特尔创始人之一的摩尔提出的这一推测★◈◈,已经延续了50多年★◈◈。
摩尔定律揭示了集成电路领域的发展速度★◈◈。在这样的高速创新发展中★◈◈,集成电路的产品持续降低成本★◈◈、提升性能★◈◈、增加功能★◈◈。也是在这样的高速发展中★◈◈,各国集成电路技术的差距越拉越大人工学院修改器凯发国际官网★◈◈,★◈◈。有业内人士表示★◈◈,中国若想在主要集成电路领域追赶上顶级公司★◈◈,需要的不止时间★◈◈,而是整个系统性提升★◈◈。
海关总署公开信息显示★◈◈,集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油★◈◈,且二者进口差额每年都在950亿美元以上★◈◈。其中★◈◈,2017年中国集成电路进口量高达3770亿块★◈◈,同比增长10.1%★◈◈;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)★◈◈,同比增长14.6%★◈◈。2017年中国货物进口额为12.46万亿元★◈◈,也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%★◈◈,而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元★◈◈。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍★◈◈。
芯片★◈◈,是指内含集成电路的硅片k8凯发★◈◈,体积很小★◈◈,常常是计算机或其他电子设备的一部分k8凯发★◈◈。芯片组★◈◈,是一系列相互关联的芯片组合★◈◈。它们相互依赖★◈◈,组合在一起能发挥更多作用★◈◈,比如★◈◈,计算机里的中央处理器(CPU)及手机中的射频★◈◈、基带和通信基站里的模数转换器(ADC)等★◈◈,就是由多个芯片组合在一起的更大的集成电路人工学院修改器★◈◈。而集成电路是非常精密的仪器★◈◈,其单位为纳米★◈◈。一纳米为十万分之一毫米★◈◈。这就对设计★◈◈、制造工艺都有非常严格★◈◈、高标准的要求★◈◈。
芯片的种类很多★◈◈,芯谋研究首席分析师顾文军对北京青年报记者表示★◈◈:“仅从产品种类来说★◈◈,芯片的种类就有几十种大门类★◈◈,上千种小门类★◈◈;如果涉及设备流程的话就更多了★◈◈。美国是整体式★◈◈、全方位处于领先地位★◈◈,而我们只是在某些领域里面有所突破★◈◈,并且这些领域也并非核心★◈◈、高端的领域k8凯发★◈◈,比如中国在存储器★◈◈、CPU★◈◈、FPG及高端的模拟芯片★◈◈、功率芯片等领域★◈◈,几乎是没有的★◈◈。如果中国发力研发★◈◈,在某些小的门类中可能会有所突破★◈◈。”
以运营商业务为例★◈◈,通信基站设备是其最主要的产品之一★◈◈,而在一台通信基站中就有上百颗芯片负责实现不同功能★◈◈。“简单来说★◈◈,基站发射并回收信号★◈◈,收回信号后首先要有芯片滤波★◈◈,稳定信号★◈◈;然后还有芯片将这种特别小的信号放大★◈◈;再有芯片进行解析★◈◈、处理★◈◈;然后是芯片负责传输★◈◈、分发★◈◈。基站核心跟电脑类似★◈◈,可以实现各种功能★◈◈,但它可以支持多个手机★◈◈,因而速度更快★◈◈,芯片更复杂★◈◈。”上述人士表示★◈◈。
其中★◈◈,最典型的是ADC芯片★◈◈,中国目前还无法生产出可替代产品★◈◈。ADC芯片是模数转换芯片★◈◈,负责将天线接收的连续的模拟信号转换为通话或上网的数字信号★◈◈。目前ADC主要依赖亚德诺★◈◈、德州仪器等公司供应★◈◈。
从软件方面来说★◈◈,EDA仿真软件是另一个典型★◈◈。利用该软件★◈◈,电子设计师才可以在电脑上设计芯片系统★◈◈,大量工作可以利用计算机完成★◈◈,并可以实现多个产品的结合试验等★◈◈。如果没有EDA仿真软件★◈◈,则需要人工进行设计★◈◈、试验★◈◈,耗费的人力★◈◈、时间等成本不计其数★◈◈。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有十几种★◈◈,基本都来自于美国★◈◈。
一位芯片制造领域的专家向北青报记者介绍★◈◈,一颗芯片的制造工艺非常复杂★◈◈,一条生产线道工序★◈◈。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★◈◈、薄膜人工学院修改器★◈◈、刻蚀★◈◈、清洗人工学院修改器★◈◈、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★◈◈。该业内人士表示★◈◈,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★◈◈。”
根据前瞻研究院的报告显示★◈◈,目前★◈◈,全球芯片仍主要以美★◈◈、日★◈◈、欧企业产品为主★◈◈,高端市场几乎被这三大主力地区垄断★◈◈。在高端芯片领域★◈◈,由于国内厂商尚未形成规模效应与集群效应★◈◈,所以其生产仍以“代工”模式为主★◈◈。
截至2015年年底的数据显示★◈◈,全球共有94家先进的晶元制造厂商★◈◈,其中17家在美国★◈◈,71家在亚洲(中国有9家)★◈◈,6家在欧洲★◈◈。日本在上世纪80年代处于领先地位★◈◈,但自90年代开始其全球半导体市场份额显著下降人工学院修改器★◈◈,至2015年仅有3家日本芯片制造商位列全球排名前二十——东芝★◈◈、瑞萨电子和索尼★◈◈。而与此同时★◈◈,东亚其他国家已成为动态随机存取存储器市场的主要公司★◈◈。韩国三星电子和海士力目前是世界第二和第三大半导体公司★◈◈。
根据美国半导体产业协会(SIA)的最新统计数据显示★◈◈,2017年1月至2月★◈◈,中国和美国的芯片市场规模份额扩大★◈◈,分别为33.10%和19.73%★◈◈;日本和欧洲的芯片市场份额有所下降★◈◈,分别为9.29%和9.12%★◈◈。中国芯片市场是全球最大★◈◈、增长最快的市场★◈◈,但是对外依存度过高★◈◈。
自1993年1月以来★◈◈,英特尔一直是世界上最大的芯片制造商★◈◈。个人计算机所用的CPU处理器中★◈◈,英特尔就占据了八成份额★◈◈。人们耳熟能详的奔腾★◈◈、赛扬★◈◈、酷睿等处理器都来自英特尔★◈◈。目前★◈◈,英特尔的年营收率仍然在继续增长——无论是从PC★◈◈、数据中心服务器★◈◈,还是物联网芯片★◈◈。
2016年英特尔仍是全球最大芯片供应商★◈◈,全年芯片销售额达540.9亿美元★◈◈,较2015年增长4.6%★◈◈;市场份额达15.7%★◈◈。
而在手机芯片中★◈◈,高通是另一大巨头★◈◈。目前国内除了华为★◈◈、三星等手机厂商外k8凯发★◈◈,其余安卓手机厂商采用的全部都是高通处理器★◈◈。除了购买芯片的费用外★◈◈,高通还向每台手机收取专利费用★◈◈。此前★◈◈,魅族就与高通对簿公堂★◈◈,魅族副总裁李楠称人工学院修改器★◈◈,有100多家手机厂商都与高通签订了购买专利的协议★◈◈。
根据中国半导体行业协会统计★◈◈,2017年中国集成电路产业销售额达到5411.3亿元★◈◈,同比增长24.8%★◈◈。其中★◈◈,集成电路制造业增速最快★◈◈,2017年同比增长28.5%★◈◈,销售额达到1448.1亿元★◈◈。设计业和封测业继续保持快速增长★◈◈,增速分别为26.1%和20.8%★◈◈,销售额分别为2073.5亿元和1889.7亿元★◈◈。
来自海关总署的数据显示★◈◈,2017年中国出口集成电路2043.5亿块★◈◈,同比增长13.1%★◈◈;出口金额为668.8亿美元★◈◈,同比增长9.8%★◈◈。
一份由半导体协会和工信部中国电子信息产业发展研究院公布的2017年国内十大集成电路设计/制造行业的最新排名报告显示★◈◈,在国内前十大集成电路设计企业当中人工学院修改器★◈◈,华为海思半导体以361亿元销售额排名第一★◈◈;清华紫光展锐以110亿元排名第二★◈◈;中兴微电子以76亿元排名第三★◈◈。随后的还有华大半导体★◈◈、智芯微电子★◈◈、汇顶科技★◈◈、士兰微电子★◈◈、敦泰科技(深圳)有限公司★◈◈、格科微电子和中星微电子★◈◈。
有专家表示★◈◈,我国集成电路的起步并不算晚★◈◈,只比美国晚几年★◈◈。但由于其间欧美技术封锁★◈◈、国内历史问题等多种因素★◈◈,目前与欧美的差距比较大人工学院修改器★◈◈,想要在短时间内追赶有难度★◈◈。
一位从业者对北青报记者表示★◈◈,从整个行业来看★◈◈,美国卡的是“IP(知识产权)”★◈◈,“围绕IP的战争更激烈★◈◈,就算你用了人家的技术★◈◈,人家也有产权★◈◈,你无法绕开它去解决问题★◈◈。”资料显示★◈◈,IP核将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块★◈◈,如FIR滤波器★◈◈、SDRAM控制器★◈◈、PCI接口等设计成可修改参数的模块★◈◈。上述人士表示★◈◈,中国集成电路行业一直流行一个词语“弯道超车”★◈◈,很多人在想★◈◈,能否跳离美国的IP核而另起炉灶★◈◈,另外开发一整套的生态系统?但这实在太复杂了★◈◈。
多位行业研究人士表示★◈◈,目前中国的集成电路是系统性落后★◈◈,整体提升需要从基础性研究和人才培养来做★◈◈,需要比较久的时间★◈◈,“我们需要先培养数学★◈◈、物理等学科的基础人才★◈◈。这些人提上来后★◈◈,再由他们培养跟其他学科交叉的人才★◈◈。他们需要掌握工业设计等技术★◈◈。”
华为海思半导体有限公司成立于2004年★◈◈,前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心★◈◈。目前★◈◈,海思总部位于深圳★◈◈,在北京★◈◈、上海及美国硅谷和瑞典设有设计分部★◈◈。其产品覆盖无线网络★◈◈、固定网络★◈◈、数字媒体等领域的芯片及解决方案★◈◈,成功应用在全球100多个国家和地区★◈◈;在数字媒体领域★◈◈,已推出SoC网络监控芯片及解决方案★◈◈、可视电话芯片及解决方案★◈◈、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案★◈◈。华为海思的产品在运营商业务★◈◈、消费者业务等多个业务线都有应用★◈◈,而普通消费者更多是因为华为手机搭载的麒麟处理器认识它★◈◈,目前华为多款手机包括Mate系列★◈◈、P系列及荣耀手机都有搭载★◈◈。麒麟960还被外媒评为“2016最佳安卓机处理器”★◈◈,表现超过高通处理器★◈◈。海思总裁何庭波曾表示★◈◈,“我们在开始做7纳米★◈◈,也在跟着业界一起看5纳米这些更先进的工艺★◈◈。”
紫光展锐则是紫光集团响应国家的集成电路发展战略k8凯发★◈◈,而通过资本运作★◈◈、企业布局等方式大力发展起来的★◈◈。2013年12月★◈◈,紫光集团收购在美国纳斯达克上市的国内排名第一★◈◈、世界排名第三位的通信基带芯片设计企业展讯通信公司★◈◈,进而在2014年7月完成对同为纳斯达克上市公司★◈◈、国内排名第二的通信芯片设计企业锐迪科微电子公司的并购★◈◈。2016年★◈◈,紫光控股上海宏茂微电子公司★◈◈,布局集成电路封装测试领域★◈◈。同时★◈◈,2016年紫光控股武汉长江存储有限公司★◈◈,并在成都★◈◈、南京陆续签约落地总投资额近1000亿美元的存储芯片与存储器制造工厂天生赢家·一触即发★◈◈,★◈◈。
据其官网消息★◈◈,2015年k8凯发(中国)官方网站天生赢家·一触即发★◈◈。★◈◈,紫光展锐与英特尔达成合作★◈◈,开发出了基于英特尔x86架构的系统芯片并上市★◈◈。目前★◈◈,紫光展锐拥有5000多名员工★◈◈,其中90%以上是研发人员★◈◈;在全球设有16个技术研发中心★◈◈。紫光展锐正致力研发国产自主可控架构的CPU★◈◈。
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