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近日,越来越多的人关注中国自主研发的芯片进展。若想炼成一颗中国“芯”,需要怎样的步骤?
一台通信基站内有上百颗芯片
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。
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。”芯谋研究首席分析师顾文军表示。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。
芯片的种类很多,顾文军对记者表示:“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,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。”
制造一颗芯片需要5000道工序
一位芯片制造领域的专家介绍,一颗芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线大约涉及50多个行业、2000至5000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、刻蚀、清洗、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。
而许多工艺都是在独立的工厂进行的,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。”
我国的半导体产业正加速发展
在国内,我国的半导体产业近年来也在加速发展。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。
一份报告显示,在国内前十大集成电路设计企业当中,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。集成电路设计企业发展保持了较好的势头。
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。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”,表現超过高通处理器。
紫光展锐则是紫光集团响应国家的集成电路发展战略,通过资本运作、企业布局等方式大力发展起来的。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。据其官网消息,2015年,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。
一台通信基站内有上百颗芯片
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。
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。”芯谋研究首席分析师顾文军表示。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。
芯片的种类很多,顾文军对记者表示:“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,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。”
制造一颗芯片需要5000道工序
一位芯片制造领域的专家介绍,一颗芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线大约涉及50多个行业、2000至5000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、刻蚀、清洗、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。
而许多工艺都是在独立的工厂进行的,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。”
我国的半导体产业正加速发展
在国内,我国的半导体产业近年来也在加速发展。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。
一份报告显示,在国内前十大集成电路设计企业当中,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。集成电路设计企业发展保持了较好的势头。
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。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”,表現超过高通处理器。
紫光展锐则是紫光集团响应国家的集成电路发展战略,通过资本运作、企业布局等方式大力发展起来的。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。据其官网消息,2015年,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。