晶片是設計難,還是工藝更難?

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我們往往會有一種錯覺,認為芯片製造工藝要比芯片設計要難,其實這是一個常見的誤區。


持有這種觀點的人往往會舉這樣的例子:在芯片設計上,華為海思已經是世界一流水平,完全不輸給美國、韓國等國家;而在芯片製造上我們還要依賴臺積電代工,中芯國際作為中國大陸最強的芯片製造廠商,目前也才剛剛攻克14nm工藝,離最先進的7nm還有不小的差距。


這樣的證明有一個邏輯問題:我們在芯片行業某個領域有優勢並不代表就容易,在另一個領域處於劣勢也不代表這件事情本身就更難。


同樣用華為海思的例子,麒麟芯片雖然是華為自己研發的,但是到目前為止它用的還是ARM的公版架構,麒麟的GPU也不是自研的,所以不能簡單地下結論說芯片製造要比芯片設計要難。


芯片製造確切地說是一個燒錢的生意,像臺積電這樣的大廠每年的投資就要達到好幾百億。芯片製造很多時候是一個贏家通吃的市場,它不僅難在技術,更多的時候是對資本的要求。


幾個小時前的消息,芯片製造業的巨頭格羅方德宣佈暫停所有7nm FinFET 技術的研發,這意味著未來參與7nm競爭的芯片大廠僅剩英特爾、臺積電和三星三家,中芯國際還處於第二梯隊。像格羅方德這樣的巨頭並不是技術實力不濟而退出,更多的原因是因為在資本上耗不起了。


華為當初選擇切入芯片設計領域是非常明智的選擇,芯片設計不僅處於產業鏈的上游利潤相對較高,並且也不像芯片製造那樣對資本、設備有特別高的依賴。但這並不代表說芯片設計就要比芯片製造(工藝)容易,要知道華為海思能有今天的地位也是奮鬥了整整14年的結果。


所以單純地去討論芯片製造工藝和芯片設計哪個更難並沒有太大的意義,更重要的是從全局的角度去看行業中的那些領域可以和別人合作,那些領域必須自己幹,避免卡脖子的情況出現。



高挺觀點


設計和工藝都是芯片製造的兩大難點,兩者一定程度上相輔相成,在我看來還是工藝相對更難一些。

美國有大量的芯片設計公司,高通,AMD,NVIDIA等等,這些公司都擁有世界一流的芯片設計師,AMD曾經還有自己的芯片製造工廠,但是迫於巨大的財務壓力,把廠子給賣了,就是如今的GF。現在有能力同時設計和製造處理器芯片的大廠也就剩下英特爾和三星了,可見建設和維持芯片製造廠的難度之大。

除去CPU、GPU等複雜的高端芯片,還有許許多多的各類小芯片在我們周圍的各種電子設備中,即使是在國內,能夠設計這類芯片的公司也有很多很多,但是他們的共同特點就是在芯片設計好之後需要交給芯片代工廠製造,然後才能生產出成品芯片投入市場。

全球的芯片代工製造廠就只有臺積電、三星、GF這樣的了了幾家,因為半導體芯片的生產製造過程極其複雜,不僅要購買天價設備,投入巨大研發人員,還要未雨綢繆,工藝隨時更新換代(28nm—16nm—10nm—7nm),同時還少不了豐富的芯片製造經驗。臺積電一年為研發和新建晶圓廠投資就達數百億元,還得持續不斷的投入,真不是一般公司能玩得起的。

優秀的芯片設計可以保證在現有工藝下更好的產品質量和良率,但是如果代工廠的工藝本身不過關,就無法做好這個芯片,投入市場更是無從談起。臺灣的聯發科和眾多科技企業一定程度上也是藉助臺積電強大的芯片生產能力崛起的,蘋果IPhone一款手機同時使用兩家不同的代工芯片都會引起能耗差距和全球用戶的關注,可想而知,芯片工藝水平是多麼重要。

國內大陸現在有麒麟、有龍芯,但是至今還沒有芯片製造商,大都是拿到別人那裡代工,這裡面國內有人才和資金的困難,也有歐美國家限制出口高端設備的因素,

試想你自主研發的芯片如果找不到代工就只是一張圖紙而已,所以說即使芯片設計能力不夠強,保證能用還是沒問題的,但是如果沒有先進成熟的製造工藝和工廠,這個芯片就無從談起。


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工藝更難。對於大陸來說,在芯片工藝上的落後,永遠是一種刺痛。


以手機處理器為例,華為的麒麟處理器,尤其是到了麒麟 970 這一代,設計上,已經完全不輸美國高通和韓國三星了。


但是麒麟 970 的生產,沒有任何一家大陸廠商能做。華為雖然能設計,但也生產不了,只能交給臺積電。


為什麼?現在手機處理器上最先進的工藝,是 10 nm 工藝,壟斷在臺積電和三星手上。


而大陸最一的中芯國際,才能做 28nm 的工藝,這是三星五年前淘汰的工藝。


還有電腦處理器,英特爾為什麼排第一?因為它用的是 14nm 工藝,馬上 10nm 工藝也量產了。


而中國電腦處理器,最強的是龍芯處理器,性能遠遠落後於英特爾。為什麼?因為龍芯用的是落後的 28nm 工藝,耗電量高,在同樣的功率下,必然性能遠遠落後。


為什麼大陸還在用落後的 28nm、45nm 工藝呢?


因為加工處理器,需要光刻機,而最先進的光刻機,壟斷在荷蘭 AMSL 公司手上。美國不允許 AMSL 把最先進的光刻機賣給大陸,大陸只能引進中低端的光刻機,最高只能做到 28nm 工藝。


好在大陸現在也認識到問題嚴重,中芯國際加大研發,預計幾年內就能上馬最先進的 7nm 工藝,到時候,就能大大縮短中外的工藝差距。



陸家嘴文青


芯片是設計難,還是工藝更難?要說兩個都難,國內高端芯片設計人才奇缺,設計難;而國內製造設備落後、工藝落後,要把理論設計的東西轉化成實際要使用的東西,製造也難。而兩相比較而已,工藝更難一些。


對於芯片人才來說,還是有一些儲備的,特別是國內半導體行業發展較快,還有高校的培養。只是中高端芯片人才比較難找,但在部分企業裡還是有相當實力的芯片設計人才的,只是相對較少。而只要肯花錢花時間紮實下大力氣,人才問題應該能夠解決,而芯片設計問題也能解決。


但要把設計變為現實,人財物的投入都不是小數目,而且除了製造設備,還有製造工藝和製造人才也是比較落後的。首先在設備上我們目前有瓶頸,在全球十大半導體頂尖設備生產商中,美國有4家,日本企業有5家,荷蘭企業1家。要獲得頂級的芯片製造設備可見難度之大,即使目前國內有兩家已獲得ASML的設備,但其它製造設備同樣落後於業界其它製造廠家。



而即使有了頂尖的芯片製造設備,但要造出達到要求的芯片和良率,那也是不容易的。切片、焊線、模壓、印字、電鍍、植球、測試等等,還有芯片所需要使用的材料,在每一個環節都是技術和科技的展現,不然任何一個環節出現小小的差錯可能面臨的就是產品報廢,良品率達不到,那麼最後就是停工解決問題。


從芯片設計來說,有些芯片的設計可以與國外的芯片設計媲美了。但大陸內部能夠生存先進芯片工藝的就沒有,基本只有依靠臺積電或三星。但目前這種狀況應該在慢慢改變,芯片製造廠商也在加大投資引進先進設備和強化內部製造,如此發展下去差距應該會慢慢縮小。


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東風高揚


芯片現在熱點,也是中國最短板的行業,而從目前的現狀看,芯片的研究設計和製造都處於初級階段,中高端產品性能和市場佔有率並不能與國外的芯片相抗衡,要達到或超越國外的產品這個過程相當慢長,這不是喊喊口號就能實現的。而上市公司能潛下心下決心投入巨資的,恐怕很少很少,因為有業績壓力,所以我們看到的象紫光國微、中科曙光等都只是以很少資金參與,並不是純正的芯片股,它們只是組裝產品。故此最值得投資的是芯片上游的行業,而北方華創雖是芯片設備製造商,但其實際業績並不樂觀,以往都是靠國家補貼,若去掉國家補貼,其年年虧損,再者設備一旦被採購使用,若沒有新的廠房建造,我認為短期再採購的可能性很小,除非升級換代研發出更先進的設備替換。但這也是上市公司最為難的,一方面研發資金投入巨大且無回報,另一方面股東每年索要業績和分紅。真是左右為難。綜上所述,最值得投資的是芯片生產中不可缺少的材料股,既然造芯片,不得不需要材料,而且材料用完還要材料,不象設備可重複使用。而在A股中江豐電子在芯片材料領域是走在最前沿的,其靶材已打破了國外的壟斷,實現了國產替代,被多家知名芯片企業使用,並獲得不錯的讚譽。公司上市募資投更是向了靶材上游的超高純金屬領域,向實現國產替代邁步,另外其生產設備都是自我研製的,對國外的生產設備依賴小。同時還將觸角伸向芯片生產中的易耗材料拋光墊。現在唯一缺陷就是產能未釋放,業績並不突出,但至少不象有些企業那樣純粹靠政府補貼過日子,業績穩步增長。


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當地時間4月16日,美國商務部發布出口權拒絕令,禁止美國企業向中興通訊銷售元器件,時間長達七年。在此之前,中國雖然擁有全世界最大的半導體市場,但每年需要進口的芯片價值高達2000億美元,2017年更是達到了2600億美元。在這樣的情況下的禁令雖然給一些企業帶來了不小的衝擊,但從某種意義上也促使了我國儘快進入“芯片自強”的時代。

芯片設計與工藝哪個更難,不如問,芯片設計和芯片工藝哪個更是阻止我們“芯片自強”的攔路虎?

儘管我國之前每年都要進口大量的進口芯片,但這並不代表我國沒有芯片設計的人才。在以前,由於市場上已經有了性能優良的芯片,購買比投入設計更加划算,沒有很多機會給科研工作者去設計芯片再更新迭代,因此我國芯片設計行業不夠活躍,而現在,國家越來越重視“芯片自強”,設計工作者們也有了機會開始大顯身手。事實上,2015年,我國發射的兩顆北斗導航衛星使用的就是我國自主研發設計的“龍芯”特製芯片。

由此可見,芯片設計雖然困難,但我國絕不是沒有相關人才。

但是對於芯片製造所需要的設備,我國卻始終不能從官方途徑大規模引進,只能通過特殊途徑少量購買,即使掌握了核心的技術,沒有硬件設施的支持,也很難成功製造出。

因此,雖然芯片工藝和芯片設計各有各的困難之處,對我國現狀來說,還是芯片工藝更加的困難。


鎂客網


工藝更難。芯片產業共有六個環節:軟件(EDA)工具.芯片設計.芯片製造.封裝測試.材料供應.制芯設備。我們目前最大難點就是光刻機技術,據我所知現在只有荷蘭這個國家可生產光刻機,光刻機是製造芯片最核心設備,製造芯片如沒有它那就是"痴人說夢",聯想近段時間很多人都揮手要做芯片,特別還有一些知名企業家準備斥巨資投入"芯片運動",這不是貽笑大方嗎?

連美國科技這麼強大的國家也要荷蘭提供幫助,美國英特爾.MAD.英偉達等公司都是荷蘭(ASML)最大的客戶,並且ASML光刻機是荷蘭獨有並壟斷的,全世界都要向它納米進貢。

我國有些企業曾經多次想購買ASML光刻機,最後都以失敗告終。究其原因兩個:一.不敢得罪最大的客戶美國公司,二.不想失去這麼好賺錢的買賣。

所以我們現在需要靜下心來,認識目標,找出短板的原因,而不能一味躁動,心血來潮。只有認清形勢,找對目標,那總有一天憑著中華兒女的智慧可以解決"芯片"問題。看將來必是中國人的世界!


張文禪


都很難,但現對而言,個人認為設計更難,舉個例子,intel和臺積電,誰的技術含量高誰的工藝高一目瞭然,intel憑藉略低級的工藝照樣可以稱霸芯片業和自己先進的設計能力是分不開的,intel沒有提升自己的工藝是因為沒有必要,intel現有工藝完全可以做出最頂級的芯片,而臺積電憑最先進的工藝卻沒能做出自己的CPU也說明自己的設計能力不足。再比如蘋果手機是蘋果的知識產權加富士康的代工,那是設計蘋果手機難還是組裝手機難呢?而且對於中國這樣的國家現狀而言,工藝可以用金錢堆積出來,而設計卻會隨時間迭代而逐漸淘汰,可以說芯片設計不難,但最新最好最頂級的設計就很難了。設計過時淘汰的芯片不難,設計引領時代的芯片就太難了。當然要想炒出好菜必須有好廚具,好材料,好配方,好手藝全都兼備才可以,好設計加好工藝才有好芯片,即使intel用最差的工藝也做不出好芯片。


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