眾所周知,芯片是世界上最難掌握的核心技術之一,也是衡量國家科技實力的重要標準之一。目前,中國在芯片的研究和生產領域跟其他國家有着巨大差距。那是什麼原因造成這樣的局面呢?
中國近幾十年來對外改革開放,經過了第一次、第二次甚至是第三次的產能結構轉移的帶動,科技領域也得到了高速的發展,其中包括計算機、軍事、工業、能源等領域。有很多人發出這樣的疑問,為什麼一個國家能造原子彈、航母、天宮一號、神6,卻造不出一個“小小的芯片”呢?
為何“造芯”那麼難?我們缺技術?資金?人才?政策扶持?就這些問題,今天我們結合中國國情及產業行情來分析下背後的原因。
01
中國芯片產業落後的原因
任正非曾表達過這樣的觀點:
“修橋和修房子已經是常態,只要有錢就可以,但芯片這東西不行,要有數學家、化學家、物理學家才可以,中國只有在這些方面下功夫,才能讓中國芯片在國際上擁有一席之地。”
高端芯片的製作一直處於瓶頸狀態,我們芯片設計的工具,用的是國外的EDA軟件,就連中國最好的芯片設計公司華為海思量產的工藝雖然已經達到了14nm,但是相比台積電5nm製作工藝來説,我們的差距還是很大的,而且生產的良品率也非常低,一般只有25%左右,這對整個芯片設計來説,無疑是一種巨大的浪費。
芯片生產大致分芯片設計、芯片製造、芯片封測三大環節。
中國1380家芯片設計企業中,80%以上企業年營收少於1億。雖然這類企業的整體營收增速達到13.4%,但因為中國晶圓廠的代工產能無法滿足芯片設計高漲的需求,導致缺口一直在擴大。沒有國家的統一戰略、各企業各自為戰。
雖然海思衝進了全球前10,但也只是第10;芯片代工上,因為受制於光刻機,只能在14nm做文章,而台積電和三星已向5nm進發。現如今的華為只是攻克了芯片的設計問題,關於芯片製造的方法還不成熟。
02
芯片有那麼難產?
技術研發有三條鐵則:研發就是燒錢燒時間,這是根本;有需求或者認為有需求才會投入研發,這是動機;研發第一步必然是探究已有的同類技術,俗稱山寨。
把任何一種技術不斷拆解,大概就分為這麼幾個方面:設計、材料、生產設備,而設備本身也可以歸結為設計和材料,所以歸根結底,技術能力可以籠統地理解為材料能力加設計能力。
需要大量時間才能熬出來的技術,只能慢慢去追趕。在工藝材料這一關,很難突破。比如説,作為“工業之母”的高端機牀,只能仰望日本德國瑞士。最大的限制就是材料,高速加工時,主軸和軸承摩擦產生熱變形導致主軸抬升和傾斜,刀具磨損導致的誤差,等等,所以加工精度極高的活,我們還是望“洋”興嘆。
做芯片的原材料是高純度硅。用於太陽能發電的高純硅要求99.9999%,全世界超過一半是中國產的。但是,芯片用的電子級高純硅要求99.999999999%(11個9),幾乎全依賴進口。
把70億個晶體管在指甲蓋大小的地方組成電路,其難度可想而知!一個路口紅綠燈設置不合理,就可能導致大片堵車。電子在芯片上跑來跑去,稍微有個結點出問題,電子同樣會堵車。所以芯片的設計異常重要,重要到了和材料技術相提並論的地步。
03
華為的芯片之“根戰爭”
美國對中國是打的一場“根的戰爭”。所謂的根的戰爭,就是關於核心的戰爭,就是可以釜底抽薪,一勞永逸的戰爭。
就算你全球出貨量全球第一,一年不到就有可能被掐住命運咽喉。這就是技術之根的力量,它掌握着最終命脈。
現在沒有一家可以離開美國的原生技術,一些國外的企業(包括台積電)斷供華為雖然損失了一個重要客户,但如果違背美國的規定遭受的可能是“滅頂之災”。
即使是台積電這樣TOP1的全球芯片製造龍頭,基礎材料依然來自於美國AMAT、LAM公司,同樣“操控於”美國之手。
最近一個多月以來,華為的每一個動作都引起廣泛關注。
從最早猜測華為將自建晶圓廠轉型IDM模式起,到後來網上熱傳華為招聘光刻機工藝工程師,再到華為“瘋狂挖人”,還有“松山湖會戰”、“南泥灣項目”,一直到刷屏的“塔山計劃”,所有的線索都指向了最初的猜測——華為將自建非美技術芯片生產線。
塔山計劃,是指華為預計在年內建設完成一條“完全沒有美國技術”的45nm的芯片生產線,以應對當前國際形勢下,台積電等芯片代工廠無法為華為代工生產芯片的困境。
華為與相關合作夥伴還在探索建立28nm的自主技術芯片生產線。具體的合作伙伴包括上海微電子、瀋陽芯源(芯源微)等等國內等數十家企業。
雖然45nm與台積電的5nm工藝製程相差了多少代,但是,簡單的“去美國化”四個字就需要付出極大的努力去克服。
客觀上講,建成一條完全排除美國技術自主45納米芯片的生產線有很大的困難,但是,畢竟有很多企業在朝這個方向努力,加快了整個國產替代的進程。
04
齊心協力打造“中國芯”
不過,我們還是有希望的,中國的優勢向來是“舉國體制”。舉一國之力,來突破一件大事。就像前面所説的需要國家的統一戰略,才能打造一個健全的電子產業生態鏈。
芯片生產不僅僅關係到電腦、手機生產,不僅事關華為一家企業。幾乎在今天所有需要利用電子計算的任何領域,都需要芯片的生產和設計,大到火箭的發射,小到汽車駕駛,更不用説未來的人工智能。
中國芯片行業已經擁有了走向成功的眾多因素:無數從海外迴流的頂級人才,不斷壯大的國產工程師隊伍,卓越民企等樹立的標杆機制,國家充沛且持續的資金支持。
目前,國內芯片公司掀起集體上市潮,且上市之路都一路綠燈。這基本坐實了中國在芯片領域全方位、全生態佈局的基本思路。也通過現實證明了未雨綢繆的必要性。
行業中市值突破千億企業也不在少數,它們在各自的領域,以領頭羊的身份引領着中國芯片產業崛起。基於中國在5G、AI、物聯網等“新基建”的全面帶動,中國的芯片市場將迎來一輪爆發,並推動中國芯片生態的整體進步,我們將拭目以待!
END