我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)落后在于光刻機(jī)的精度決定了芯片的上限

時(shí)間:2018-04-26

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導(dǎo)語(yǔ):據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析,我國(guó)每年光花費(fèi)在芯片進(jìn)口上的錢就有將近2000億美金,折合成人民幣就有差不多14000億元,而貴州省2017年的GDP總量也不過13500多億?;蛟S,沒有多少人了解集成電路(芯片是內(nèi)含集成電路的硅片)。

【我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)落后在于光刻機(jī)的精度決定了芯片的上限】中國(guó)民用級(jí)芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口已經(jīng)不是一天兩天,從小到手機(jī)芯片,大到超級(jí)計(jì)算機(jī)CPU,我們都很依賴國(guó)外,可以說就是美國(guó)。所以在這次中美貿(mào)易摩擦中,美國(guó)就對(duì)中國(guó)中興公司進(jìn)行了禁止向其提供芯片7年的處罰。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析,我國(guó)每年光花費(fèi)在芯片進(jìn)口上的錢就有將近2000億美金,折合成人民幣就有差不多14000億元,而貴州省2017年的GDP總量也不過13500多億。或許,沒有多少人了解集成電路(芯片是內(nèi)含集成電路的硅片)。

但許多人都知道摩爾定律,它是指當(dāng)價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍。也就是說在集成電路這個(gè)領(lǐng)域,產(chǎn)品持續(xù)保持低成本高性能的發(fā)展趨勢(shì)。就在這樣的高速發(fā)展中,世界各國(guó)的發(fā)展水平有了比較大的差異。而根據(jù)海關(guān)總署最新的數(shù)據(jù)分析,集成電路相關(guān)的進(jìn)口從2015年起已經(jīng)連續(xù)三年超過原油進(jìn)口金額。所以說在國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司如火如荼發(fā)展的背后是我們對(duì)芯的依賴。更重要的是,現(xiàn)在想提高國(guó)內(nèi)芯片的生產(chǎn)水平需要的不止時(shí)間,而是整個(gè)系統(tǒng)性提升,可以說相當(dāng)難,甚至可以說比造航天飛機(jī)還要難。說到這,大家也就可以知道我們?yōu)槭裁磳?duì)美國(guó)芯片有這么大的依賴了。

所以說在貿(mào)易摩擦的關(guān)鍵時(shí)刻這個(gè)就成了別人可以使用的一把刀??吹竭@,肯定會(huì)有人問為什么這么難?真的比造飛機(jī)還要難嗎?答案是肯定的。一位芯片領(lǐng)域的專家表示一條芯片生產(chǎn)線大約涉及50多個(gè)行業(yè),需要2000到5000道復(fù)雜的工序。在硅片制造中,最重要的一步就是光刻,它是制造和設(shè)計(jì)的紐帶。一片芯片大約只有指甲蓋大小,但其中卻含有千萬(wàn)電線,并且要保持紋絲不變,精準(zhǔn)度極高的光刻機(jī)才可以完成它。可以這樣說,光刻機(jī)的精度決定了芯片的上限。縱觀全球,目前能夠提供光刻機(jī)的企業(yè)也只有ASML、尼康和佳能三家,ASML(荷蘭費(fèi)爾德霍芬的半導(dǎo)體設(shè)備制造商,其主要產(chǎn)品是用來生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備曝光機(jī),在世界同類產(chǎn)品中有90%的市占率)更是壟斷了頂級(jí)光刻機(jī)市場(chǎng)。位于上海市浦東新區(qū)的上海微電子裝備公司(SMEE)是國(guó)內(nèi)目前最好的光刻機(jī)生產(chǎn)商,好不夸張的說,它與中國(guó)C919大飛工程可以等量齊觀(小小芯片就是這么厲害)。

SMEE目前最好的技術(shù)是可以生產(chǎn)90納米的芯片,這個(gè)水平相當(dāng)于國(guó)外在2004年的技術(shù)水平,現(xiàn)在他們已經(jīng)可以將芯片做到十幾納米了,至少我們?cè)谶@一方面落后西方國(guó)家將近十年。大家可以看到全球生產(chǎn)光刻機(jī)最好的這幾個(gè)企業(yè)幾乎都是照相機(jī)設(shè)備生產(chǎn)商,而且都有悠久的歷史和強(qiáng)大的技術(shù)積淀。但是在我國(guó),根本沒有相關(guān)的設(shè)備制造商。光刻機(jī)的生產(chǎn)過程又偏偏對(duì)打磨等技藝要求極為苛刻,鏡片材質(zhì)做到均勻,需幾十年到上百年技術(shù)積淀。上海微電子裝備公司總經(jīng)理表示"同樣一個(gè)鏡片,不同工人去磨,光潔度相差十倍。"在德國(guó)的工廠,可以經(jīng)??吹阶鎸O三代一塊工作。除此之外,光刻機(jī)的制造需要極其穩(wěn)定的光源,光學(xué)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜,這也是一個(gè)很大的技術(shù)難關(guān)。SMEE最好的光刻機(jī)包含13個(gè)分系統(tǒng),3萬(wàn)個(gè)機(jī)械件,200多個(gè)傳感器。所以有好的鏡片和光源,但是沒有機(jī)械精度,一切都是白搭。據(jù)說在光刻機(jī)內(nèi)有兩個(gè)工作臺(tái),一個(gè)搭載底片,一個(gè)搭載膠片,工作時(shí)兩個(gè)需要同時(shí)運(yùn)動(dòng),加速度相當(dāng)于導(dǎo)彈,且誤差要在2納米以下。光刻機(jī)在工作中,一旦其中任何一個(gè)部件發(fā)生故障,那么整個(gè)光刻機(jī)都將無(wú)法正常工作(三萬(wàn)多個(gè)機(jī)械件保持健康運(yùn)行也不簡(jiǎn)單?。I虾MEE公司是在2002年成立,宗旨是為了填補(bǔ)我國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。經(jīng)過近二十年的發(fā)展,SMEE目前已經(jīng)可以生產(chǎn)出質(zhì)量不錯(cuò)的光刻機(jī),雖然比不上世界一流制造商的水平,但終究是進(jìn)步了。光刻機(jī)以及其他高科技產(chǎn)品的生產(chǎn),歸根結(jié)底是需要人才,人才是決定因素。曾經(jīng)有德國(guó)工程師極其尖銳的指出給你們?nèi)讏D紙也生產(chǎn)不出好的光刻機(jī)。合抱之木,生于毫末,九層之臺(tái),始于足下。中國(guó)光刻機(jī)之路需要的是久久為功和堅(jiān)持不懈。

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