芯片是设计难,还是工艺更难?

妥妥的588598

工艺更难。对于大陆来说,在芯片工艺上的落后,永远是一种刺痛。


以手机处理器为例,华为的麒麟处理器,尤其是到了麒麟 970 这一代,设计上,已经完全不输美国高通和韩国三星了。


但是麒麟 970 的生产,没有任何一家大陆厂商能做。华为虽然能设计,但也生产不了,只能交给台积电。


为什么?现在手机处理器上最先进的工艺,是 10 nm 工艺,垄断在台积电和三星手上。


而大陆最一的中芯国际,才能做 28nm 的工艺,这是三星五年前淘汰的工艺。


还有电脑处理器,英特尔为什么排第一?因为它用的是 14nm 工艺,马上 10nm 工艺也量产了。


而中国电脑处理器,最强的是龙芯处理器,性能远远落后于英特尔。为什么?因为龙芯用的是落后的 28nm 工艺,耗电量高,在同样的功率下,必然性能远远落后。


为什么大陆还在用落后的 28nm、45nm 工艺呢?


因为加工处理器,需要光刻机,而最先进的光刻机,垄断在荷兰 AMSL 公司手上。美国不允许 AMSL 把最先进的光刻机卖给大陆,大陆只能引进中低端的光刻机,最高只能做到 28nm 工艺。


好在大陆现在也认识到问题严重,中芯国际加大研发,预计几年内就能上马最先进的 7nm 工艺,到时候,就能大大缩短中外的工艺差距。



陆家嘴文青

当地时间4月16日,美国商务部发布出口权拒绝令,禁止美国企业向中兴通讯销售元器件,时间长达七年。在此之前,中国虽然拥有全世界最大的半导体市场,但每年需要进口的芯片价值高达2000亿美元,2017年更是达到了2600亿美元。在这样的情况下的禁令虽然给一些企业带来了不小的冲击,但从某种意义上也促使了我国尽快进入“芯片自强”的时代。

芯片设计与工艺哪个更难,不如问,芯片设计和芯片工艺哪个更是阻止我们“芯片自强”的拦路虎?

尽管我国之前每年都要进口大量的进口芯片,但这并不代表我国没有芯片设计的人才。在以前,由于市场上已经有了性能优良的芯片,购买比投入设计更加划算,没有很多机会给科研工作者去设计芯片再更新迭代,因此我国芯片设计行业不够活跃,而现在,国家越来越重视“芯片自强”,设计工作者们也有了机会开始大显身手。事实上,2015年,我国发射的两颗北斗导航卫星使用的就是我国自主研发设计的“龙芯”特制芯片。由此可见,芯片设计虽然困难,但我国绝不是没有相关人才。

但是对于芯片制造所需要的设备,我国却始终不能从官方途径大规模引进,只能通过特殊途径少量购买,即使掌握了核心的技术,没有硬件设施的支持,也很难成功制造出。

因此,虽然芯片工艺和芯片设计各有各的困难之处,对我国现状来说,还是芯片工艺更加的困难。


镁客网

设计和工艺都是芯片制造的两大难点,两者一定程度上相辅相成,在我看来还是工艺相对更难一些。

美国有大量的芯片设计公司,高通,AMD,NVIDIA等等,这些公司都拥有世界一流的芯片设计师,AMD曾经还有自己的芯片制造工厂,但是迫于巨大的财务压力,把厂子给卖了,就是如今的GF。现在有能力同时设计和制造处理器芯片的大厂也就剩下英特尔和三星了,可见建设和维持芯片制造厂的难度之大。

除去CPU、GPU等复杂的高端芯片,还有许许多多的各类小芯片在我们周围的各种电子设备中,即使是在国内,能够设计这类芯片的公司也有很多很多,但是他们的共同特点就是在芯片设计好之后需要交给芯片代工厂制造,然后才能生产出成品芯片投入市场。

全球的芯片代工制造厂就只有台积电、三星、GF这样的了了几家,因为半导体芯片的生产制造过程极其复杂,不仅要购买天价设备,投入巨大研发人员,还要未雨绸缪,工艺随时更新换代(28nm—16nm—10nm—7nm),同时还少不了丰富的芯片制造经验。台积电一年为研发和新建晶圆厂投资就达数百亿元,还得持续不断的投入,真不是一般公司能玩得起的。

优秀的芯片设计可以保证在现有工艺下更好的产品质量和良率,但是如果代工厂的工艺本身不过关,就无法做好这个芯片,投入市场更是无从谈起。台湾的联发科和众多科技企业一定程度上也是借助台积电强大的芯片生产能力崛起的,苹果IPhone一款手机同时使用两家不同的代工芯片都会引起能耗差距和全球用户的关注,可想而知,芯片工艺水平是多么重要。

国内大陆现在有麒麟、有龙芯,但是至今还没有芯片制造商,大都是拿到别人那里代工,这里面国内有人才和资金的困难,也有欧美国家限制出口高端设备的因素,试想你自主研发的芯片如果找不到代工就只是一张图纸而已,所以说即使芯片设计能力不够强,保证能用还是没问题的,但是如果没有先进成熟的制造工艺和工厂,这个芯片就无从谈起。


嘟嘟聊数码

设计、工艺都难,而制造芯片的那个设备制造更难。总之一句话:芯片产业代表了当今制造业最高水平,拥有全产业链则傲视群雄独霸天下。

真懂行业术语的人不多,反正了解制造业的人都知道,装备才是代表制造业水平的标志,也就是到一个工厂,看他用的什么设备,设备越先进,制造水平也就越高。


现在,绝大多数国家都是卡在制造芯片的设备上,这设备制造水平最高就荷兰。美国为了垄断,禁止这套设备随便卖。全球最大芯片光刻设备市场供货商阿斯麦2018年年产24台,2019年能达到年产40台的产能。 但就是这样单价超亿美元的昂贵设备,他们却不卖给全球电子产品市场增长最快的第二大经济体。

对于普通人来说,光刻机或许是一个陌生的名词,但它却是制造大规模集成电路的核心装备,每颗芯片诞生之初,都要经过光刻技术的锻造。

有个故事,日本一个工程师当年为了偷学德国先进的纺织机械制造技术,自断一条腿,在德国厂家旁边开饭店,通过接触德国工程师,偷学了技术,并加以改进,而这个光刻机可不是一己之力就能偷学到,光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此,能生产高端光刻机的厂商非常少,最先进的14nm光刻机就只剩下ASML,日本佳能和尼康已经基本放弃第六代EUV光刻机的研发。

那为何禁止随便卖呢?

这就不得不说《瓦森纳协定》,又称瓦森纳安排机制,全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》,目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。当“瓦森纳安排” 某一国家拟向非成员国出口某项高技术时,美国甚至直接出面干涉。


机器总是人造的,想造出最好的机器,仅靠模仿肯定不行。创新的基础是学习,同时还要有不服输的劲头,现在是人家不给你学习机会,自己琢磨还得有一个相当长的过程,最快也要十年八年。

加油!


布衣吴新建

都很难,但现对而言,个人认为设计更难,举个例子,intel和台积电,谁的技术含量高谁的工艺高一目了然,intel凭借略低级的工艺照样可以称霸芯片业和自己先进的设计能力是分不开的,intel没有提升自己的工艺是因为没有必要,intel现有工艺完全可以做出最顶级的芯片,而台积电凭最先进的工艺却没能做出自己的CPU也说明自己的设计能力不足。再比如苹果手机是苹果的知识产权加富士康的代工,那是设计苹果手机难还是组装手机难呢?而且对于中国这样的国家现状而言,工艺可以用金钱堆积出来,而设计却会随时间迭代而逐渐淘汰,可以说芯片设计不难,但最新最好最顶级的设计就很难了。设计过时淘汰的芯片不难,设计引领时代的芯片就太难了。当然要想炒出好菜必须有好厨具,好材料,好配方,好手艺全都兼备才可以,好设计加好工艺才有好芯片,即使intel用最差的工艺也做不出好芯片。


scwsw

芯片制作完整过程包括:芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个主要环节,其中每个环节都是技术和科技的体现。对于芯片来说设计和工艺都很复杂,但是相比较而言,制造工艺更难!!

(封装只是整个芯片制作过程中的一小部分)

1,流程较多

整个工厂主要分为切片、焊线、模压、印字、电镀/植球、测试等,每一次工艺或者制程更新和改进,对于每个车间来说都要做可行性认证、改换模,上下流程车间的对接。

2,技术要求高

我们当时给华为海思和展讯代工过,技术要求非常高,有时候整个车间试做一个月,有时候仅仅其中设备的ESD不过关,就要重新改进工艺。

3,产品良率要求高

芯片价格不便宜,我们模压车间每天要过量上百万颗芯片,良率低于99.98%,就要停机溯源。重大不良率,主管领导要降级。

4,设备价格高

工厂所有的设备都是日本品牌,我们车间的设备总价值过5亿人民币。

5,工程师培训周期长

工艺工程师平均培训周期要3年以上。

国产芯片真正想在设计和制作工艺上赶超日美,还需更大的努力,政策的扶持,资本的推崇!!


技术工程师engineer

我不模棱两可,我认为工艺更难,就是说,制造出芯片更难!

记得多少年前,在大学课堂上,老师就说到了芯片安全问题。

他说,我国进口的芯片用到军品或重大工程时,都要进行电路显微分析、指令集测试。这样做的目的,一是为了排除可能暗藏的木马,二是为了山寨。

他还是,我们进口的芯片,大部分都能山寨。但是,山寨品的成品率太低,大约5%都不到,这就意味着价格是进口货的20倍以上,完全没有大规模自行生产的可能。因此,这些山寨品就只能作为储备,一旦断供,就不论贵贱,至少有可以替代的产品。

其实中国很多高科技产品都是如此,起初是设计困难,但最终制约发展的是制造能力。

就像这次美国针对中兴的禁售,如果我们能够完全山寨美国的芯片,老美就不敢肆意妄为。

如果真跟老美撕破脸,那就少扯神马知识产权的淡,就来个照搬照抄也未尝不可。但是,如果制造不出来,那一切都是白扯。

所以,发展国产芯片产业,相关的制造能力一定要跟上。如果自行研制有困难,那就不妨多种渠道想想办法。


阿道夫二世

芯片虽小却有大学问,我国要是具备自主设计和生产高端芯片的能力,就是真正被世界公认的制造业强国了。显然,我国还有很长的路要走,不可能一蹴而就。这些年来,国内很多企业学会了投机取巧,包括中兴也一样,否则不会被人轻易抓住把柄。创新口号喊得响,却没有实质的自主创新,企业发展是虚胖,追逐利益但武功全废,没有真本事。我国一直提倡工匠精神,但没有营造培养工匠的环境,整个社会浮躁,缺乏专注干成事的氛围。


宝马94315397

芯片本质上是设计问题,就是集成电路,首先是设计出具备复杂功能的集成电路。设计出来了,就是生产。生产对于商用是决定性的,因为商用讲究体积小能耗低功能强。对于军用,生产不是决定性的,体积大个十倍也就那么大,耗能多个十倍也就那样,中枢控制系统做的大一点呗,不行旁边再放个散热器,一个军用手机做的大哥大板砖那样还能当武器挡流弹。中国龙芯是生产工艺跟不上商用需求,中芯国际是只能满足中低端商业需求。


天南地北东北人个别的公司合格后温哥华

可现在万里长征第一步的通用架构专利许可没有咋办,有了专利能设计出比高通,苹果,英特尔那个水平的芯片么?最后的制造水平怎么突破设备购入的封锁。

太难了。不是两弹一星和核潜艇的问题。那是军工装备,有了就可以。在慢慢演进进步。芯片造出来不如外国水平,市场阶段谁来买。没有市场的芯片淘汰更快。没有市场的支持,连软件都没人给做。这些都是难上加难。

再多说一句,这次美帝在芯片上小试牛刀而已。计算机行业最重要的是软件。我们在这方面还是落后的。