芯片概述及中國高端芯片發展現狀

芯片概述及中國高端芯片發展現狀

一、何謂芯片？

要了解芯片，首先要明白“集成電路”和“半導體”兩個概念。1958年9月12日，在美國德州儀器公司擔任工程師的“傑克·基爾比”發明了集成電路的理論模型。1959年，曾師從晶體管發明人之一肖克萊率先創造了掩模版曝光刻蝕方法，發明了今天的集成電路技術。而半導體是一種導電性能介於導體和絕緣體之間的材料，常見的有硅、鍺、砷化鎵等，用於製造芯片。

我們所説的集成電路指的是採用特定的製造工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及元件間的連線，集成製作在一小塊硅基半導體晶片上並封裝在一個腔殼內，成為具有所需功能的微型器件

芯片是指內含集成電路的半導體基片（最常用的是硅片），是集成電路的物理載體。

二、中國芯片發展現狀

目前中國芯片發展現狀可用四個詞概括：發展很快，落後兩代，技術受限，產品低端。

中國芯片製造工藝落後國際同行兩代。中國目前只能量產28納米級芯片，而國外可完成7納米級產品製造；產能嚴重不足，50%的芯片依賴進口；同時中國的產能和需求之間結構失配，實際能夠生產的產品，與市場需求不匹配；長期的代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失；投資混亂、研發投入和人才不足等問題，導致中國集成電路產業目前總體還處於“核心技術受制於人、產品處於中低端”的狀態，並且在很長的一段時間內無法根本改變。

為什麼中國製造不出高端芯片？先要了解芯片製造過程。芯片製造主要分為三大環節：晶圓加工製造、芯片前期加工、芯片後期封裝。其中技術難度最大最核心的是芯片前期加工這個環節，分為上百道製程，每道製程都有相應的裝備。在這些裝備裏面，技術難度最大的就是光刻技術。中國半導體技術主要是在第一和第三環節。第二個環節中的技術裝備大部分處於空白，所以高端的整個芯片都需要進口。

光刻機精度，芯片製造的卡脖子環節

制約集成電路技術發展的有四大要素：功耗、工藝、成本和設計複雜度，其中光刻機就是一個重中之重，核心技術中的核心。

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號，最主流的説法是兩大裝備：航空發動機和光刻機，最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級，但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度，光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率，光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高，可以在硅片上刻的溝槽越細小，芯片的集成度越高、計算能力越強。

目前，世界上80%的光刻機市場被荷蘭公司佔據，高端光刻機也被其壟斷。中國在努力追趕，但是目前仍與國外存在技術代差，比美國差兩代、比美國的盟國差一代——但是這不是説我們的追趕不重要，如果我們不做出來，國外就可以想怎麼賣就怎麼賣，賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們，而我們做出來了，國外更高精度的設備就會賣給我們，價格也相對實惠很多。中國最近5年芯片進口以每年20%的幅度增長，到2018年時達到3100億美元，摺合人民幣約2.095萬億元，芯片的進口額已超過能源與礦石的進口額成為第一大進口商品。去年、今年接連爆出的中興、華為事件之後，半導體被卡脖子的教訓深刻，已經成為國內科技行業發展的瓶頸。芯片產業從來沒有像今天這樣，受到媒體、公眾甚至國家高層如此迫切的重視。政策層面已經開始落實，各地方政府及社會資本也在積極推進，中國半導體產業迎來了爆發式發展的前夜。一批優秀的半導體企業脱穎而出，IC設計、晶圓代工、封裝測試、半導體材料、半導體專用設備等細分領域湧現出領頭企業，部分企業甚至成為細分領域的世界翹楚。這些企業代表了中國集成電路產業崛起的雄心。與此同時，以大基金為代表的政府引導基金不斷湧現，社會資本不斷湧入，一些優秀的投資人正通過資本力量為中國芯片產業注入一股新鮮血液。