铁流:国产半导体发展历程给人以信心

铁流:国产半导体发展历程给人以信心,第1张

自1956年提出向“科学进军”,中国也要研究半导体科学,把半导体技术列为国家四大紧急措施之一以来,中国半导体产业已经走过了60多年的历程,作为新中国的孩子,在西方国家严格的技术封锁情况下,中国半导体产业虽然在诸多方面与国外仍有较大差距,但也取得了一定的成绩,这些成绩的取得是着实不易的。

在过去很长一段时间里,国内单位和企业无法匹配美国 科技 公司开出的薪酬待遇和研发条件。可以说,一些顶尖人才选择留在国内献身半导体产业,就是基于理想信念和报国之心。研发出我国首款通用CPU的龙芯团队,其首席科学家在博士毕业时曾获得公费出国机会,但他在导师劝说下留在国内,并发誓“这辈子不给外国资本家打工”。团队员工在薪酬明显低于行业平均水平的情况下,拒绝猎头公司百万年薪的诱惑,经过18年的长征,在航天、装备、交通、电力、安全、金融等行业实现了部分国外芯片的国产化替代。

持续的高额资金投入是半导体产业取得成功的必备条件。一直以来,西方 科技 公司在研发投入上非常舍得下血本。而中国内地从政府到企业过去都面临资金条件的限制,很多企业选择了“贸工技”的发展道路。当外商依靠强大的资金投入,把持技术发展的方向,在历次技术迭代升级中独占鳌头,并获取高额利润的时候,中国企业只能做一些“短平快”的事。最近十几年,随着政府和企业资金逐渐充裕,国家从顶层设计上对通信、半导体、面板行业进行扶持,以华为、中兴、京东方为代表的企业在技术研发投入上不遗余力,正是依靠高额资金的持续投入,中国企业在半导体、通信和面板行业取得了不错的成绩。

培养自身能力是成功的重要前提。过去,中国企业热衷于引进国外技术,不太重视自身能力建设。由于摩尔定律的存在,半导体行业每18个月就更新升级一次,这导致国内企业很容易陷入引进一代,落后一代,反复引进的怪圈。在能力培养上,研发神威·太湖之光芯片的申威团队做得非常好,他们从零开始定义CPU的指令集并设计CPU,而且耐得住寂寞,19年里默默无闻埋头苦干,通过自主研发和技术迭代演进培养能力。正是依靠长年的技术积累,申威团队能够在制造工艺落后美国英特尔公司两代的情况下,开发出性能不输于英特尔的超算芯片。

引进人才比买技术授权更加重要。在过去很长一段时间里,国内企业总喜欢从境外购买技术授权,或者是与境外公司进行合资,在引进人才方面作为非常有限。其实,技术是随着人走的,人才是一家半导体企业最宝贵的财富。近年来,由于技术合作或合资模式被实践证明并非通途,越来越多的公司开始重视直接从境外引进人才。在这方面,紫光公司的力度非常大,而且取得了较好的效果。在海外收购频频碰壁后,紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才,并严格遵守国际商业的道德规则,“只带人不带文件”,坚持“自己的技术要靠自己研发”,在整合两岸技术团队之后,长江存储开启自主研发之路,并在2017年完成32层NAND闪存的小批量生产,在2019年完成了64层NAND闪存量产,成功打破国外巨头在存储芯片上的垄断。

中国半导体产业的历程,可以说是过往风雨交加,前路道阻且长,但几十年所取得的成就经验也告诉我们,只要注重方式方法,中国企业完全有能力把芯片产业做起来,实现自力更生、自给自足。(作者是技术经济观察家)

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在当今世界 科技 全球化的发展中,经济的发展越来越智能化、数字化。各行各业的部门运营都离不开电子设备,而芯片作为电子设备的运转核心,是相当重要的组成部分。

可以说芯片对于机器的重要性,相当于大脑对于人类的重要性一样,确定人类失去生命体征的信息不是心跳停止,而是脑死亡,机器也是一样,没有芯片,机器也就失去“活性”。

但由于电子产业在近两年来的快速发展,芯片的供应已经跟不上市场需求的剧增,全球迎来了“缺芯”局面。对此很多芯片工厂纷纷加大产程。

大家知道芯片的制造对于高端光刻机的依赖是很大的。尤其是7nm制程以下的芯片,如果没有EUV光刻机是几乎无法实现量产,而EUV的制造工艺则为ASML公司所垄断。

但由于“芯片规则”的修改,ASML的光刻机有一部分用到了美方的技术,由于技术限制ASML无法对我们自由出货。在2019年我国就向ASML公司耗资十亿人民币订购了一台EUV光刻机,但由于各种原因,这台光刻机到现在都未能在我国落地。

在目前全球缺芯的大背景下,我们的芯片供应自然也是紧缺的,在这档口芯片供应又被“卡了脖子”,我们的处境更是艰难。

虽然ASML表示除了EUV光刻机外其他的光刻设备都能对我们自由出货,但这远远不够。

越是精密的设备对于芯片的精密度要求就越高。如手机需要的芯片至少是7nm制程以下,不仅要求体积小,还要求高性能,运行稳定,有优秀的信息连接和反馈效率。

从我们的手机市场来看,我们对于7nm制程以下芯片的需求量是巨大的,半导体设备国产化已经迫在眉睫。

这有多重要从华为的遭遇就能看得出来,自从5G芯片被断供之后,作为主营业务的手机销售一落千丈,不仅已经推出的手机开始缺货,新的5G手机也迟迟无法发布。

但说实话,EUV光刻机的制造不是凭借努力钻研或者大量投资就能实现的。我们从来不怕困难不怕吃苦,我们国家的经济实力也有目共睹,如果能用钱解决的事那都不叫事。

难点在于EUV光刻机关键的零部件就多达十多万,其中还包含一些电子特气。给ASML提供光刻设备零部件的企业就多达5000多家,遍布世界40多个国家。

如此强大的供应链整合能力目前除了ASML还没有谁能做到。这也是为什么ASML的高层会说,即使把光刻机的设计图纸放出来也没人能造出来。虽然听起来太过自信,但也不是全无道理。

芯片的制造过程包含了刻蚀、光刻、离子注入和清洗等多种工艺,这些过程都需要相应的设备来完成,并不只是需要光刻机。

我国在这些方面都一直在努力。目前我们28nm制程芯片的生产工艺已经很成熟了,完全可以满足国内需求,主要就是7nm以下的高端芯片问题还未解决。

根据媒体4月7日消息,郑州轨道交通信息技术研究院成功研发出了全自动12寸晶圆激光开槽设备。除了具备常规的激光开槽功能之外,还能够支持120微米以下超薄wafe的全切工艺,以及支持5nm DBG工艺。

这套设备采用的是模块化设计,能够支持纳秒、皮秒、飞秒等不同脉宽的激光器。完全自主研发的光学系统,光斑宽度及长度都能够自由调节,超高精度运动控制平台技术与其完美结合,极大减少了设备对材质、晶向、厚度以及电阻率的限制难题。

全兼容的工艺使产品的破损率得到了有效的控制,良品率得到了很大的提升。

轨交院的研发团队对这项技术难题的攻克,表示了我们在5nm芯片工艺上取得了重大突破,晶圆加工工艺达到了新高度。证明了我国在晶圆激光切割领域的强大研发实力。

完全的自主研发系统更是实现了高度自主化,无惧技术限制。

未来的芯片精度只会越来越高,现在国内很多芯片厂商为了摆脱技术限制开始研发新的芯片封装工艺。这项切割技术的研发也将助力国内的“小芯片”封装工艺,帮助这些芯片厂家提升工艺水平。

这对于我国先进制程的芯片发展具有里程碑式的意义。

对于我们的国产化芯片设备制造技术大家有什么想法呢?欢迎在评论区互相交流。


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