
“有的人,把名字刻入石头,想“不朽”; 有的人,情愿作野草,等着地下的火烧。” ——臧克家。
半导体产业是一个对高端科学技术要求较高,对一个国家整体工业水平要求较高的产业。新中国建国至今不到一百年的时间,这七十多年的时间里面我们还曾遭遇过西方国家的封锁,但就是在如此困境下,我国的芯片行业仍然保持了较快的发展速度,其中的进步速度是值得我们喜悦的,并没有大多数人想象的那么不堪。但在发展的过程中我们也遇到过挫折和磨难,也曾有过停滞的情况出现。21世纪初,担任上海交大微电子学院院长的他是祖国的罪人,他为了自己的私欲,骗取11亿科研资金,让亿万中国人期待的“汉芯一号”成为了国际社会的一个笑话,让中国芯片停滞13年,现状如何?
中外半导体事业发展路程
这还要从半导体事业的起步发展开始说起,在《三位一体》这本书中我们可以得知,在上个世纪50年代,美国在半导体项目上取得了重大进展,杰克·基尔比研制出世界上第一块集成电路,标志着我们人类可以将大量的微小晶体管集成在一块电路板上,提高了我们在电路设计领域中的工作效率,也使得芯片行业开始获得蓬勃发展。
美国在二战结束后便成为了世界强国,但那时的新中国刚刚成立不久,一切事物都处于百废待兴的状态,因此在半导体领域,我们虽然同样非常重视,但由于技术封锁等原因,使得我们天生就要比别的国家晚一步。但就算如此,我国在上个世纪6、70年代仍然在这一领域获得了飞速的发展,随着我国与西方国家关系的逐渐解冻,大量外国先进设备被引入我国,并开始对这一领域进行研究,然而这一蓬勃发展的态势,却并没有持续太长时间。
陈进
在上个世纪90年代,西方又一次开始封锁半导体技术,再加上我们在七八十年代虽然在半导体领域有过发展,但整体却呈现出盲目引进、重复引进、注重中小半导体企业的特点,因此使得这一黄金发展阶段没有形成强大的竞争力,导致我们的半导体发展事业再一次受阻。也正是在这一历史阶段,西方国家的半导体技术再一次飞速发展,我国与世界的芯片技术差距进一步扩大。
英特尔创始人戈登·摩尔曾提出过一个著名的定律——摩尔定律。这一定律的主要内容是当价格保持不变的情况下,一块集成电路上面可以容纳的晶体管等元器件总数,每隔两年时间将会翻倍、其性能也将会翻倍。这一简单的定律,揭示了我们目前人类社会科技领域更新换代的速度之快。换言之同样是一万块钱售价的电脑,两年前生产的和现如今生产出来的,其性能就已经有了质的飞跃。这就意味着,当我国的芯片技术在发展缓慢的时候,西方国家正保持飞速发展的态势,以至于越往后,我们想要追赶并超越他们的难度也就越多。
这也就是为什么,在21世纪有越来越多的人关心我国芯片领域的发展,无论是手机还是电脑,还是那些高端仪器等设备,都离不开集成电路这一灵魂所在。但就是这么关键的一个领域,我们却落后他人很多,谁也无法保证在未来,这会不会成为限制我国发展的一个要素。尤其是在21世纪初,我国还发生了“汉芯一号”这样的事情,更是让我们期待着国产芯片的那一天。
“汉芯一号”背后的骗局
“汉芯一号”事件的制造者,他是祖国的罪人,在全体中国人迫切希望在半导体领域能够赶上甚至超越西方国家的时候,他利用了广大人民群众的这种心理,编织了一个又一个精美的谎言,蒙骗了全体国人,他就是陈进。他于1968年出生,在获得同济大学的学士学位之后,陈进来到美国留学,并在这里取得了德州大学的博士学位。
毕业之后的陈进并没有第一时间选择回到祖国,而是在美国的公司担任高级主任工程师、芯片设计经理,专门负责芯片的设计以及开发工作。2001年,陈进终于选择回到祖国,并来到上海交大担任微电子学院的院长,专门负责备受世人瞩目的“汉芯一号”工程研究以及开发。
“汉芯一号”,是于2001年启动的国产项目,采用了非常先进的0.18微米半导体工艺设计,并且具备了32位运算处理内核,这些技术已经达到了国际先进领域,有些地方甚至还超越了西方国家,也就是说“汉芯一号”一旦能够研制成功,将会彻底改变我国在芯片领域落后的世界地位。
正是因此,“汉芯一号”以及他的负责人陈进才会如此受到国家的重视。但这时候只有陈进一个人知道,“汉芯一号”在短期内是根本无法实现的,他现在既然荣誉加身,那么就要趁着这个机会多捞一些钱,然后趁早逃走。项目的总负责人根本就没打算认真对其进行研发,想要让“汉芯一号”彻底实现,简直就如同痴人说梦一般。陈进以开发汉芯一号为借口,骗取11亿科研资金,一直到2006年,陈进编造的这一谎言才被识破,人们才意识到,原来所谓的208只管脚封装的DSP芯片,只是陈进用来欺骗大众的一个幌子,真正的芯片陈进根本就没有进行研发,也就不可能制造的出。
汉芯
恶劣事件带来的负面影响
这一科研领域造假事件,让中国芯片停滞13年,一直都没能重新缓过气来。使得我国与西方国家的科研差距进一步拉大,让我们只能在以后的日子里奋力向前追赶,而不是想着能够超越,想要实现这一梦想,前方还有很长的一条艰辛道路要我们去走。
在这一事件当中,陈进本人造成了如此的恶劣影响,不仅让我国的科研领域颜面扫地,更是阻碍了我国的技术进步,那么他本人现状如何?很遗憾的是,这一事件即使曝光之后,陈进本人也没有受到法律的追责,但毫无疑问的是,在中国他肯定是无法继续生活下去了。但陈进很显然已经给自己找好了后路,当他得知事情败露之前,陈进就已经坐上了前往美国的飞机,在这个国家度过自己的余生。
结语
而且陈进在前往美国之后,因为他本人在芯片领域的影响力,以及他在中国骗到的那些科研资金,使得他迅速融入了美国的上流圈层,成为了美国的一位著名芯片商人,专门负责从事售卖芯片的工作,每年可以收益数百万美元。也就是说他在中国犯下的过错,并没有给他本人带来任何影响,甚至还帮助他获得了一笔丰厚的生意启动资金,让他能够获得这一成就。
陈进的这一行为是非常可耻的,他为了自己的利益,不惜抛弃祖国与人民对他的信任,在事成之后逃离他国,在国外过着荣华富贵的生活。或许他的生活正和谐美满,但他的名字已经被钉在了历史的耻辱柱上,将会被所有中国人所唾弃,就像是古代的那些奸臣一样,他们虽然获得了眼前的利益,但他们的后代却会因此而蒙羞,甚至永远也抬不起头来,这件事告诉我们,一个不爱国的人最终会被人们所抛弃。
1.美国英特尔(Intel)公司,以生产CPU芯片闻名于世!2.三星(Samsung)电子公司成立于1969年,初期主要生产家用电子产品,如
电视机和录像机等。七十年代始进入国际市场,逐渐发展成为全球五大电
子公司之一,产品也由家电扩展到计算机、通讯等诸多方面。九十年代由
于经济方面的原因,三星公司进行了大规模的战略重组。1978年,三星半
导体从三星电子公司分立出来而成为独立的实体,1983年起随着成功发展
了64K DRAM超大规模集成电路,从此在单一家电类半导体产品基础上发展
了许多新的半导体产品,逐渐成为全球领先的半导体厂商。它的半导体产
品主要有DRAM、SRAM、闪速存储器、ASIC、CPU和TFF-LCD板等等。
3.德州仪器(TI)公司总部位于美国德克萨斯州达拉斯城,是一家全球性的
半导体公司,是世界领先的数字信号处理和模拟技术的设计商、供应商,
是推动电子数字化进程的引擎。主要IC产品有:数字信号处理器、模拟和
混合信号器件、数字逻辑、ASIC、微控制器、语音和图形处理器、可编程
逻辑、军用器件等。
4.东芝(Toshiba)在国际市场上盛名远扬,家喻户晓。在日本之外,东芝拥
有100多家子公司和协作公司的庞大全球网络,仅海外子公司便拥有40,000
多名雇员,他们遍及全球各地,从事着从科研到采购、生产、销售以及市
场调研等工作。分布在世界各地的39个厂家构成东芝的生产网络,制造品
种繁多的产品,包括最先进的半导体元件、显象管、彩色电视机、移动式
计算个人电脑、光?磁存储、消耗品及工业用发电机和变电装置。这些技术
和设备均处世界领先地位的东芝生产厂家,强有力地保障着公司技术和整体
能力的发展,推动着电子工业的进步;同时也提供了更多的就业机会,进
一步促进了当地经济的蓬勃发展。
5.台积电(TSMC)成立于1987年,是全球最大的专业集成电路制造服务公司
。身为专业集成电路制造服务业的创始者与领导者,TSMC在提供先进晶圆
制程技术与最佳的制造效率上已建立声誉。自创立开始,TSMC即持续提供
客户最先进的技术;2006年的总产能超过七百万片约当八吋晶圆,全年营
收约占专业集成电路制造服务领域的百分之五十。
6.意法半导体会(ST)是全球性的独立半导体制造商。公司设计、生产、销
售一系列半导体IC和分立器件,用于远程通讯系统、计算机系统、消费电
子产品、汽车和工业自动化控制系统。ST是全球MPEG-2解码IC、数字机顶
盒IC、Smartcard MCU、特殊汽车IC和EEPROM非易失存储器最大供应商,也
是第二大模拟/混合信号ASSP和ASIC、磁盘驱动IC及EEPROM存储器供应商。
公司的产品采用一系列专有制作工艺和设计方法设计生产,可提供3000多
种主要型号产品。
ST公司是1987年由法国Thomson Semiconductors和意大利SGS
Microelectronics合并而成。自从成立以来,ST公司不断扩大生产能力,
目前公司拥有雇员约34,000人,共有9个研发机构,35个设计和应用中心,
17个生产据点,并在24个国家建立了62个销售部门。公司总部一部分在法
国St Genis,另一部分在瑞士日内瓦,在美国、新加坡、日本设立了地区总
部。ST公司十分重视技术发展,1999年投入26.6%销售收入用于产品研发,
共完成了751项新专利应用。公司设计销售几乎每种型号半导体器件,从简
单的晶体管到世界上最复杂的IC产品,覆盖了所有主要的半导体器件。其
中包括:专用IC、微处理器、半定制IC、存储器、标准IC、分立元件等。
7.瑞萨科技(Renesas)在2003 年4 月1 日正式成立,以领先的科技实现人
类的梦想。结合了日立与三菱电机在半导体领域上的丰富经验和专业知识
,配合全球二万七千名员工的无限创意,我们将无处不在,超乎你的想像
。科技的价值在于让一切变得可能,身为一家具有领导性和值得信赖的智
能晶片解决方案供应商,我们对于拓展明日无处不在的网络世界,担当重
要的角色。我们的创造力具前瞻性,为人类创造出更舒适美好的生活。
瑞萨精密的AFE ,运用10/12/14-bit 高信号解析度,可达到极佳讯号/噪
音比率,并融合影像处理器的原创IP 技术,以提供高品质的数位摄影。同
时,瑞萨亦是DVD 录影科技先驱,晶片设计整合不同要求,产品包括了
MPEG LSIs 、AFE 类比、DVD DSPs 、ODD 信号处理器及嵌入式的MCU 。瑞
萨同时更掌握LCD 液晶体电视的新科技,除了生产LCD-TV 的核心系统,也
有各重要部份:影像数据晶片、LCD 时间控制器、LCD 驱动器、M16C 及
H8S 微控制器、驱动器解决方案、订制平台、ASSPs...等。
8.海力士(Hynix)1983年开始运作,目前已经发展成为世界级电子公司,拥
有员工约22,000人,1999年总资产达20万亿。在DRAM存储器领域,Hynix
Semiconductor产量居世界前列。目前,公司经改组之后,核心业务主要集
中于三个部分:半导体、通信和LCD。
9.索尼(Sony)半导体分部是索尼电子公司1995年3月在美国加州圣约瑟市建
立的一个分部,该分部使索尼公司能够对变幻莫测、竞争激烈的美国半导
体市场迅速做出反应,为索尼电子公司发展高附加值的通讯、音频/视频、
计算机应用产品提供后备支持。
10.高通(Qualcomm)公司开发、销售一系列高性能FPGA半导体产品和软件
开发工具。公司原名Peer Research
Inc.,1988年4月由John Birkner,
Andy Chan 和 H.T. Chua创建, 1991年2月改名为QuickLogic公司,同时
发布了它的第一个FPGA产品--
pASIC1系列,并随后开发了基于PC计的开发
工具-- QuickWorks,以其容易使用和有效实用被广泛接受。1995年和1997
年又分别发布了pASIC 2和 pASIC 3两个系列的产品。1998年,QuickLogic
公司发布了一种新的器件,被称为ESP(Embedded Standard Products),
该器件基于QuickLogic公司的核心FPGA技术,结合了标准产品的优点和可
编程器件的灵活机动的特点。目前已发布三个系列的ESP产品,即QuickRAM
系列、QuickPCI系列和 QuickDSP 系列。
QuickLogic公司总部在美国加州,它的半导体产品主要由代工服务商生产
,Cypress Semiconductor主要代为生产采用0.65微米CMOS工艺的pASIC器
件,台湾的TSMC1996年起成为QuickLogic公司的代工服务商。
事实上,碳基半导体晶体管最先是由美国与荷兰科学家在1998年制造出来的,截止到2006年之前,我国在碳纳米管晶体管上并没有明显的建树。可以说,我国对碳纳米管晶体管的研究开始于2000年,7年之后才制备出了性能超越硅晶体管的N型碳纳米管晶体管。由此可知,国外的碳纳米管晶体管的研究要比我们早的多,但是到了今天我们与国外的差距远没有硅晶体管那么大,甚至有超越国外的趋势。
总体而言,国外对碳纳米管晶体管的研究,还是比我们要领先的。在2013年,MIT研究团队发表了由178个晶体管组成的只能执行简单指令的碳纳米管计算机。在2019年,MIT团队已能制造完整的由14000个碳纳米管晶体管组成的处理器了。而国内于2017年制造了基于2500个碳纳米管晶体管的处理器,整体性能相当于因特尔4004的水平。至于在2019年国内是否研发出了集成更多碳纳米管晶体管的处理器,目前尚未有报道。
由于碳纳米管较容易聚合在一起,所以MIT团队利用了一种剥落工艺防止碳纳米管聚合在一起,以防晶体管无法正常工作。要知道MIT团队制造的CPU主频只有1Mhz,早期的80386处理器的频率还有16Mhz,也不是说2019年碳纳米管制造的计算机性能,仅相当于1985年制造的硅晶体管处理器的性能,这差距就太大了。离实用化,还有较长的一段路要走。因为碳纳米管晶体管之间的沟道和碳纳米管晶体管的体积过大,导致碳纳米管晶体管可以容纳的电流较小,容纳得电荷较少。MIT制造的由14000个碳纳米管晶体管组成的处理器中的沟道宽度为1.5微米,与现在纳米级相距较远。也只有缩小碳纳米管晶体管的体积和减小沟道的距离,才可以提升整体性能。
但是国内于2017年,就研制出了栅长为5纳米的碳纳米管晶体管,近日又研发出了栅长3纳米的碳纳米管晶体管。可以说,国内在碳纳米管晶体管的小型化上走的比较远。在2007年左右,国内以碳纳米管晶体管制造的处理器主频就高达5Ghz,要比国外2019年制造等我处理器主频高的多。从国外的相关产品来看,其碳纳米管栅长究竟达到了何种地步,也说不准。只不过,由此可知,在碳纳米管的研发上,国内技术最起码不会差国外技术太多,很有可能是同步发展的。
【碳基半导体芯片真的能够助力我国芯片突破西方禁锢?从此不依赖ASML吗?】
我们应该看到了近期的新闻,2020年5月26日,北京元芯碳基集成电路研究院宣布,解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈! 该消息一出,瞬间引起了我们的关注,于是我们扎堆的认为, 碳基半导体芯片一定能够助力我国芯片的突破,打破西方禁锢?从此不依赖ASML。
了解现状——西方国家垄断的是硅基材料,而这些硅基材料在我国,我们的优势非常的低;一些关键性的材料还是倍国家技术给垄断的。而此时,我们想要打破束缚,就必须要寻找新的思路,于是出现了我们期待的:碳基半导体能否替代未来的硅基材料呢?
其实,有专家表示,北由于碳分子结构稳定,很难像硅材料一样通过掺杂其他物质改变性能。因此,碳纳米管要实现产业化,尚有很长一段路要走。不过,如今,北京元芯碳基集成电路研究院的突破确实给了我们很大的希望。
碳基半导体具有成本更低、功耗更小、效率更高。如果能够打破硅基半导体材料的束缚,走出一条全新的碳基半导体路,我们的芯片发展可能更有意义。
其实,以碳纤维(织物)或碳化硅等陶瓷纤维(织物)为增强体,实际上,我们熟知的石墨烯,生物碳以及碳纳米管等等都属于碳基材料。因此,想要碳基材料真正的运用与我们的实际,确实还是有一段路走,可是我们也已经进了一步了。
在芯片处理中, 碳基技术芯片 速度提升,功耗降低,未来更能够运用于多种领域,比如国防,气象,以及我们现在急需要解决的手机芯片,计算机芯片问题。这里我们得知道,相比国外技术, 我国对于碳基技术研究时间早,目前的技术是基于二十年前彭练矛院士提出的无掺杂碳基CMOS技术发展而来。
因此,我们不担心倍国外的技术给限制,因为我们的技术具有前瞻性,确实我们的芯片技术目前还是受限制,特别是ASML的光刻机,因为缺乏技术,在工艺制程方面受到制约。
因此,我们猜测的是,碳基材料未来很有可能打破ASML光刻机的束缚,打破欧美国家芯片的束缚,打造属于我们的芯片技术。
谢谢您的问题。碳基芯片在全球范围内还在朝量产迈进。
碳基芯片目前处于实验室阶段。 IBM和英特尔已经碳基在理论进行了多年的 探索 ,英特尔无果而放弃。IBM与英特尔退而求其次,用的是“掺杂”工艺制备碳纳米管晶体管。在国内,彭练矛和张志勇教授团队在半导体碳碳基半导体材料制备方面取得了研究重大进展,已经领先于全球,但也只是朝产业化进一步迈进。
实验室的成果离现实还很远 。全球碳基芯片真正要实现落地、商品化,除了雄厚的资金,必须要有现有的芯片兼容,直接借用现有半导体产业流程工艺,就可以大大加快碳基芯片产业化进程。
碳基技术需要企业参与 。北京碳基集成电路研究院以前在碳基技术上走在了前列,未来10年发展至少需要20亿元研发投入,这需要企业产研对接,需要企业认识其中的价值。阿里巴巴、腾讯都计划投入数千亿元用于新基建,参与到云服务和芯片全线布局,希望这样的 科技 龙头企业参与“碳基”集成电路,有助于缩短国内碳基技术的商用时间,站在全球视角, 科技 企业及早介入非常重要。
欢迎关注,批评指正。
首先,国外的研究并没有啥进展,因为没有企业投钱,高通的芯片利润这么高,谁会把大把的钱投到一个还不知道成不成功的项目上?
处于 探索 期,技术还远不成熟,距成熟产品路还很远。
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