為什麼我國目前無法制造高端芯片?

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這個問題從兩個方面分析

第一方面是經濟因素,眾所周知我國從人民真正吃飽飯到現在不過才30年左右,而發展最迅速的階段其實是21世紀也就是2000年至今。


而高端芯片製造是極其吃工業水平和科技水平的,我們的起步太晚,而需求又太急,致使國內過度依賴芯片的進口,2017年中國集成電路的總進口額達到2601.4億美元,出口金額為668.8億美元,逆差巨大。


那麼為什麼我們國家的高端芯片生產發展緩慢呢?芯片製造所需要的技術儲備、資金投入、人才需求之大是正常行業無法想象的。且千億規模的投入並無法在短期內實現快速盈利,需要一個較為漫長的過程,再加之工業水平的滯後等問題,資本不願意把熱錢放在這麼一個項目上。臺灣在計算機制造和芯片製造業上一直走在世界的前列,也正是因為早些年經濟的強盛才給臺灣打下了良好的基礎。


那麼從技術上說,我們的差距到底在哪兒?

其實決定集成電路技術發展的主要是功耗、工藝、成本和設計,而其中光刻機就是重中之重,我們都知道美國等發達國家一直對我國進行著一定程度的技術封鎖,這其中就包括對光刻機的封鎖。光刻機與航空發動機被譽為工業皇冠上的明珠,可見其集成了多大的工業技術水平。


芯片的集成度直接取決於光刻機的精度,我們都知道現在華為的麒麟CPU和蘋果的A12都是7納米工藝,而目前我國的芯片製造水平還停留在60納米左右的水平。光刻機具有兩套核心系統,光學系統以及對準系統,那麼光刻機圖像分辨率越高,就可以在硅片上刻出的溝槽約細小,集成度自然也就更高。


正如剛才所說,目前我國的芯片製造還停留在技術十分落後的階段,與美國等先進國家還存在著非常大的代差,不過好在無論是國家還是企業都已經把芯片製造作為一個十分重要的發展方向,力求快速彌補與芯片製造強國的技術差距。


未泯雙瞳


可能很多人不知道,我國的高端芯片製造也曾經和美國差距不遠,美國能造的,我們也能造,只是由於歷史原因拉大差距,後來加上買買買習慣了,不重視自力更生,又進一步拉大差距,才導致目前無法制造高端芯片的尷尬局面。

可以說,我國在發展集成電路上跌的坑,一再證明了“花錢買不來技術,化緣求不來技術,唯有自力更生才是出路”。

上世紀的五六十年代,在集成電路技術上,我國和世界科技強國美國差距並不大。1949年美國貝爾實驗室研製出鍺合金晶體管,比中科院應用物理所提前7年;1954年美國研製出硅合金晶體管,比中國早4年;1959年美國發明平面光刻技術,研製成功平面型擴散晶體管,比中科院半導體所提前4年。

也就是說,在新中國建立的百廢待興的五六十年代,美國在集成電路上僅領先中國4到7年,中美差距並不算大。

但從上世紀60年代末開始,中國發生WG,集成電路發展猛地被美國甩開10多年。改革開放之後,國內集成電路產業逐漸從自力更生切換到主要依靠進口,使得差距進一步擴大。

背後的原因很簡單,集成電路是“高”產業:高技術(量產製程工藝現在已到7納米)、高投資(建設一座12英寸晶圓廠投資高達數十億美元)、高風險(技術落後就容易被市場淘汰,數十億美元投資打水漂)。

國產集成電路企業的產品由於技術落後,生產規模小,成本比進口高,加上政府扶持力度不足(國外芯片產業的發展無論美國還是韓國,都離不開政府強力扶持),受進口芯片衝擊後,企業紛紛倒閉或轉手。

三星成為芯片巨頭,離不開韓國政府的強力扶持。1994年,韓國頒佈《半導體芯片保護法》,確保韓國半導體芯片受到法律保護,隨後,持續推出電子產業技術發展戰略、新一代半導體基礎技術開發事業、半導體設計人才培育事業、系統集成半導體基礎技術開發事業等半導體自主開發計劃,不斷補齊半導體產業發展的短板。

這使國內集成電路產業發展更為艱難。深圳號稱“世界之窗”,是改革開放的前沿城市,儘管前後有多家集成電路企業落腳,但因為人才、技術、資金問題,直到2003年都沒有建起芯片廠。

我國和美國的技術差距,在超大規模集成電路上,落後美國13年;晶圓尺寸上,4英寸落後13年,8英寸落後11年。

但更大的差距在產量。年產從100萬塊芯片增長到6億,美國只用了8年,中國則用了26年,而且這一差距主要出現在1976年之後的20年,那時正是大量進口芯片,國產芯片受到衝擊最嚴重的時候。

國產芯片在產量上的落後,導致在全球的份額微乎其微,在2000年時全球有950條芯片生產線,中國大陸為25條,僅佔2.63%,這也是我國每年芯片進口額度超過原油的原因。

從2000年到2018年,我國集成電路產業又有了發展,但在製造技術上(目前最先進的是14nm)仍落後最先進的量產製程工藝(臺積電7nm)三代,市場份額雖有所增加,但份量不大。

進步最明顯的是晶圓生產,以2016年為例,在6英寸(150mm)及以下尺寸晶圓方面,國內芯片製造商份額為14%,更為高端的8英寸(200mm)和12英寸(300mm),份額分別為6%和2%,填補了國產空白。

總結一下:

我國集成電路產業由於歷史原因,雖然還無法制造高端芯片,但與國際先進技術的差距,已經從兩位數縮小到個位數,只要資金投入足夠(現在已上升到國家戰略),人才培養到位,市場優勢利用得當(我國是全球最大的汽車、家電、智能手機市場),不久的將來應該會趕上國際先進水平。


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我國雖然經過了幾十年快速發展,但是和西方發達國家的差距還是非常明顯的,在一些中低端的領域已經追上甚至超過西方發達國家,但是在高端製造特別是一些高精密的領域,差距依然很大,想要趕上還需要國人的不懈努力!相信隨著時間的發展,我國一定可以達到國際的先進水平!在芯片製造方面,我國一直落後,有多方面的原因,不僅和發展不足有關,還和歐美髮達國家的封鎖有關係,特別是美國,阻礙中國的發展,制定了一系列的政策,限制西方向我國出口先進的芯片製造工藝設備,和設計理念!使得我國和外國的差距幾乎越來越大,我們國家只能使用發達國家淘汰的製造工藝。在市場上沒有競爭能力!

中國是半導體的發明人和製造者,只是受到國際經濟環境的干擾,中國放棄了當時的半導體研究,這麼一來,美國、日本和歐洲等獲得了先機,也同時贏得了市場,趁機研發富有生機與活力的芯片,哪曉得他們在高端芯片的製造方面,已經越發佔有優勢,中國在這方面仍然落後於歐美日,中國只能是在低端芯片製造上還佔有市場份額,但是,我們在高端芯片製造方面,仍然受制於歐美日的限制。半導體材料,半導體制造技術仍然落後他們。前段時間網上吹牛說,我們已經超越了歐美日的芯片製造,這是假的,中國的芯片製造遠遠達不到歐美日的技術,仍要求助於他們,他們仍把此技術,當成同我國交換某種技術的條件,企圖卡我們的某些技術,但是,絕大多數技術都被我們突破了,就是個別技術還暫時沒有創新突破,高端芯片也是我們的短板。

像cpu,gpu這種,都是國外的公司多少年的技術積累才應用到現在的程度,想要推出一個自主知識產權的,性能,功耗也比較好的,比較難,還是技術儲備的差距,但這種差距在逐步的縮小,就像現在華為的巴龍芯片。

大家不要經常覺得老外的好,要多支持一下國產,他有了資金,才會去搞研發,外國的再好,都沒用,那天局勢變了外國的導彈打了過來,可能那枚導彈就是你出錢造的,中國的發展也需要國人的支持


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“芯片”可以稱之為現代電子信息產業皇冠上的明珠。它的設計原理相當複雜並且對生產工藝要求也極度苛刻,這是一個高投入、高研發、高門檻的行業。

比如華為最新的麒麟970芯片採用的是臺積電10nm先進製造工藝,它能在一平方釐米內集成了55億個晶體管,這個納米技術沒有幾十所的累積是做不出來的。而目前能真正掌握這些核心技術的全球也只有ARM、臺積電、英特爾、等幾個半導體企業。

這些年來我國經濟連續多年高速發展,很多行業已取得了長足的進步,但在高端芯片製造技術這方面切一直追不上國際芯片商的先進水平,而造成這個問題也有著多方面原因的使然。

1:首先是我國在芯片產業生產研製方面起步較晚,造成芯片技術與國際先進水平脫節甚至隔代。2:加上歐美等發達國家的技術封鎖,比如限制了芯片製造設備高端光刻機的出口,它無形之間也拖慢了我國高端芯片生產研製的進度。3:芯片產業在更新換代上的速度也極快,而這個速度主要是建立在企業資金上的高投入,以及自身長期技術累積的基礎上。這也極大的限制了國內企業進入高端芯片行業的門檻。

以上幾點就是造成目前我國未能生產高端芯片的基本原因。而我們做為全球芯片最大進口國,如果芯片命脈未能由自己撐控,在國際上不但會受制於人而且對整個經濟發展也會構成威脅。

所以,我們必須不計成本加大對芯片研製的投入,爭取在芯片製造領域中彎道超車,早日趕上國際水平,為我們的整個社會發展體系提供安全保障


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我國雖然經過了幾十年快速發展,但是和西方發達國家的差距還是非常明顯的,在一些中低端的領域已經追上甚至超過西方發達國家,但是在高端製造特別是一些高精密的領域,差距依然很大,想要趕上還需要國人的不懈努力!相信隨著時間的發展,我國一定可以達到國際的先進水平!



在芯片製造方面,我國一直落後,有多方面的原因,不僅和發展不足有關,還和歐美髮達國家的封鎖有關係,特別是美國,阻礙中國的發展,制定了一系列的政策,限制西方向我國出口先進的芯片製造工藝設備,和設計理念!使得我國和外國的差距幾乎越來越大,我們國家只能使用發達國家淘汰的製造工藝。在市場上沒有競爭能力!


製造芯片有一個非常重要的設備,光刻機。這是芯片製造的關鍵設備,一臺先進的光刻機價值幾億美元,但是對於我國來說,就算有錢也買不到這種儀器,美國限制對中國出口,所以目前我國無法制造先進的芯片!

我國目前最先進的芯片工藝是22nm,而國際上先進的工藝是7nm,差距了整整幾代!所以我國需要在光刻機上投入大量資金研發!努力去減小差距。


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真得好好回答一下這個問題,對這個問題感觸頗深。

芯片種類很多,我今天單說FPGA芯片。因為我從事的工作跟FPGA有關,太深知國產FPGA的艱難。提到FPGA,在中興事件之前,可能大家並不知道什麼是FPGA(現場可編程門陣列)。現在瞭解的人也不是很多,只知道中國在這方面還很弱,基本靠進口美國Xilinx和Altera公司的芯片,最近一段時間美國又瞄準了5G巨頭華為。那麼為什麼中國造不出?在這裡我不想列舉太多的技術指標,我只想說一下從事FPGA研發的這幾年的感受。我認為可以分為以下幾點:

芯片設計人才匱乏

FPGA從軟件到硬件涉及技術主要為:FPGA芯片、EDA軟件工具、IP庫等,這些缺一不可。

FPGA芯片研發:由於中國起步較晚,Xilinx和Altera兩家公司已經針對FPGA涉及到的技術都申請了專利,中國需要突破技術壁壘,國內缺乏FPGA芯片架構設計人才,沒有豐富的經驗,一般設計出的芯片都有不同的缺陷。

EDA軟件工具:FPGA是現場可編程門陣列,說的直白一點,就是可以使用EDA軟件根據自己的需求用硬件描述語言編寫邏輯代碼,下載到芯片上,在芯片上運行。EDA工具主要設計:綜合,佈局佈線,碼流生成。Xilinx的EDA工具是上千人,經過了十幾年的沉澱才達到現在的水平。現在國內FPGA公司大部分購買綜合有Synopsis的使用權,像Xilinx和Altera自然不會開放給中國使用。國內公司要想自己開發,相關人才缺乏。

IP庫:現在好的IP庫很難設計,需要投入巨大人力財力,購買昂貴,一般的IP購買要幾百萬,上千萬的也有。

芯片投入大,見效週期長

一個芯片從涉及到量產一般都得一年之後,而且即使量產了,到真正市場認可國產FPGA,願意棄用Xilinx和Altera成熟的芯片,這個週期也得兩三年。一款FPGA的研發成本,封裝生產成本都是幾千萬起步,對於一般的公司,很難維持。

市場不給試錯的機會

現在國內的FPGA應用廠商,都喜歡用成熟的芯片,比如Xilinx和Altera,他們不希望自己的產品中使用的FPGA有缺陷,影響他們產品的穩定,這樣就導致國內FPGA沒有客戶群,不能在現實應用中發現問題,解決問題。EDA軟件工具也不能得到市場反饋來提升用戶體驗,就導致了:客戶不願用,FPGA設計公司自身沒有造血功能,公司難以長久運營。

從中興事件之後,國內高科技公司都意識到國產的重要性,現在國內做的比較好的FPGA公司僅有五六家,他們現在已經有芯片在國內市場,也在逐步被認可,希望能早點製造出高端芯片,希望他們能為國產FPGA的未來撐起一片天。

回答完畢,希望中國FPGA公司早點生產出可以替代Xilinx和Altera的芯片,打破美國的封鎖!


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芯片事件過去不到一年,在這一年時間裡,整個半導體行業義憤填膺,幹勁十足。芯片,光刻機,刻蝕機都不斷取得可喜成績,尤其是刻蝕機達到了世界頂尖水平。但是,即使可以說是大幅度突破,但是距離達到製造高端芯片的能力,還存在巨大鴻溝,中國芯還有很長的路要走。

也是在去年,中國花費大代價從荷蘭獲得光刻機後,如今ASML已經態度反轉,近日,ASML首席執行官彼得·維尼克表示,中國光刻機需求強勁,繼續看好對華出口。而ASML這樣的態度轉變,除了修復因遭受火災帶來的傷口以外,還主要因為,中國的光刻機技術的快速突破,技術的封鎖禁令已經快要不攻自破。

那麼至此,製造光刻機所需的工具已經得到,但是,擁有好刀不代表能切好菜,最重要的還是廚師的工藝,工具的存在是必要條件,但是想要製造高端芯片,還需要不斷研發,積累技術。

也曾回答過相關的問題,中國製造高端芯片面臨的主要問題,是以下方面。

起步晚,走得慢

就以韓國而言,韓國在上世紀80年代,就開始全面發展半導體產業,90年代時,還頒佈了《半導體芯片保護法》,政策和資金投入上的全面推動,使得韓國半導體產業飛速發展,而此時中國的半導體產業還在摸索階段,且得不到任何外界支持,因此不僅起步晚,還走得慢,走得異常艱難。用了許多時間摸索,卻沒有積累夠經驗,還發生過幾次半導體行業中的惡性事件,造成了嚴重的阻礙。

技術不足,人才缺口

由上述原因,造成技術儲備嚴重不足,而沒有核心技術,就無從下手,一切也都無從談起。而在這樣的形勢下,還存在國內頂尖專家被國外挖走的情況,同時在半導體行業,據統計存在40萬的人才缺口,人才稀缺和技術不足,不加以調控,還可能形成惡性循環。

市場環境

造成可能形成上述惡性訊循環的,是市場環境,國內形勢。頂尖科學家被挖走是很明顯能夠看出問題的,而行業的不景氣,也沒法吸引人才投入,因此,急需調控,加大研發投入,科研人員的待遇保障,教育的培養投入,而如今,也正在做著相應的努力,千人計劃的展開吸引人才,大企業的研發投入不斷增加,可以說,雖然目前不能製造尖端芯片,但是製造尖端芯片的這一天,正在加速到來!


科技焦距


計算機愛好者對於intel和微軟是非常熟悉的,在手機行業高通和安卓也是耳熟能詳,而這四家高科技公司全部是美國人所創立的,由於起步比較早,他們在電腦和手機行業的合作造成了頭部通吃的局面,結合成了wintel和quadroid聯盟,壟斷了cpu市場和操作系統。


中國cpu奮起直追,確立了中國芯工程,誕生了很多國產的處理器,比較有代表的是龍芯處理器以及華為麒麟系列處理器等,還有其它在此就不一一詳訴了。

一款能達到主流性能性價比又高的處理器是後來者常常採用的追趕路徑,性價比是需要達到一定的產量才能用邊際效應提高利潤,促進良性循環,而要達到大量生產就要大量的進行商用,並且還需要軟件系統的支持,兼容性獲得最佳的優化,不斷獲得反饋並改善性能,而建立這樣一個生態系統需要聯合的各方力量是巨大的,在已經成熟的市場要想追趕頭部是一件難度極大的事兒。


投入研發資金~研發設計結構~指令集支持~製造芯片的輔助設備(尤其是晶盤的光刻機)同步發展~設備到位開始製造~出樣品~反覆驗證老化實驗~小批量投入市場~系統軟件兼容性支持(這個比較難,量小相關企業不願參與)~大批量投入市場獲得利潤回報,繼續投入良性循環。

中國處理器不單單是硬件技術積累的問題,還有一個各家系統不統一,各自為戰的弊端。

龍芯選擇的是MIPS指令體系,這也是完全可以自己把控指令集,安全性高,不會受制於人,生態建設比較麻煩。


申威芯片選擇的Alpha指令體系,無需授權即可修改,同樣需要自主研發。

國防科大和華為選擇的是arm體系來開發,雖然比較成熟但是受制於人,每幾年就要購買授權。

兆芯和中科曙光采用的是X86體系,優點是兼容性好,缺點同樣是受制於人。

總結:接近20年的中國芯發展,就性能來說相比發展了40多年的美國芯,我們在處理器本身的已經越來越接近了,甚至某些處理器也有了超越的跡象,但最重要的是無人使用的問題以及生態鏈的整合。

這個十字路口擺在那,怎麼走國家一定會穩穩當當的設計規劃,相信不遠的將來,一定會越來越多的在it產品上看到:


處理器上寫著大大字體的“中國製造”。


七色慧


個人感覺這個問題有點太絕對,目前我們國家也能製造出高端芯片。首屈一指的就是華為,雖然可能有很多人會說技術有些是來自美國。但是近期發生的一系列事件,華為已經可以脫離美國研發芯片,而且在全球範圍內的定位也屬於高端系列。

之所以題主會有這樣的疑問,可能是由於我們芯片行業一直處於落後的身份產生的。其實早在五六十年代,我們的技術和美國相差不遠。當時我們的技術已經可以生產出全球芯片所需要的晶體管與光刻技術。

但是技術想要發展,僅僅靠自身是做不到的,尤其是芯片行業,不僅對技術有要求,對經濟的投入也是一個考驗。不過,可能是時運不濟,當時的我們恰逢時局動亂,很難將優勢維持下去。

就這樣,沒有政府的支持,沒有經濟做支撐。芯片行業又怎麼能快速發展呢?反觀美國,當時對這些領域是大力扶持,無論是經濟還是政策都有所幫助。差距就是這樣一點一點的被拉開。而且在科技領域,一步落後步步落後。現在也是如此。

因此,很多人都感覺我們國家的技術造不出高端芯片,這要是放在前兩年一點都不錯。但是現在華為突飛猛進的發展已經改變了這個現狀,我們現在也有能力研發出高端芯片,而且還有國家政策的支持。對於芯片行業的發展來講,我只能說現在是最好的時候。


環球科技視界


我國未能生產高端芯片的基本原因是什麼?芯片是我國科技行業的痛,每年進口芯片花費大量的金錢,特別高端芯片。為什麼就不能製造呢,個人認為主要有:


1、投入大,見效慢。

設計生產芯片投入是非常巨大的,動輒幾十億甚至幾百億。芯片設計人才、製造人才都不是短期內能夠解決,再加上早期本身半導體行業發展的人才儲備也不足以滿足芯片設計。並且改革開放早期大部分企業的實力都不強,很少企業有能力投資到芯片中來。雖然國家也有過支持,但畢竟人才、資源規模、資金規模等都不足,導致發展緩慢。並且芯片從設計到產出,週期比較長,很多企業也很難承受這樣的週期。


2、國外技術封鎖。

雖然開放以來,大部分的電子元器件都能夠採購得到,但是國外特別是歐美日等對於技術、專利、高科技產品等還是對我國實施封鎖的政策。很難從外部得到需要的芯片技術,還有頂尖的高科技製造設備也被禁止銷往中國,得到的設備要麼是二手,要麼是落後幾代的設備。


3、部分拿來主義思想。

作為世界工廠生產大國,很多企業也有一種拿來主義思想,反正全球化基本拿錢都買得到,於是拿錢買來芯片組裝成品就可以。而對於零部件以及核心技術,反而就沒有重視,或者即使有意識到也因為各種各樣原因給耽誤了。


4、國產芯片產業鏈的未形成

國產自產芯片畢竟起步晚,技術相對落後,而要在市場上競爭就要有先進的零部件及技術,國內這方面比較吃虧。於是產品競爭力大了,但內部核心產品卻是購買自國外。即使芯片造出來了也大部分是應用到專有領域,或中低端產品上。造成上下游的產業鏈沒有形成良性。

雖然目前高端芯片還有很多不足,但目前至少形成了要設計研究製造國產高端芯片的意識,有實力的企業也正在通過不同的形式進入。時間雖長但也值得期待,擁有高端芯片也不是夢。


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