股票学习网

 找回密码
 立即注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 79|回复: 0

现在中国集成电路芯片,究竟处于什么水平?

[复制链接]

1134

主题

45

好友

3696

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

发表于 2020-9-21 17:48:44 |显示全部楼层
要回答这个问题,首先要对芯片生产,有一个鸟瞰式的了解。

集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。第一个大类,企业负责画芯片图纸的,行话叫芯片设计公司。

美国的高通,中国台湾的联发科,就属于这类。他们只负责画图纸,不负责生产,图纸画出来后,就得找芯片代工厂生产,否则就成了空中楼阁,废纸一张。现在,在第一个大类里,华为海思的芯片设计能力,已经很厉害了。

2004年成立的海思,在2013年就成功实现了盈利,同年成为世界上市场份额最大的高端路由器芯片。2017年,海思的安防芯片,占据世界市场份额的70%。同年,华为手机出货量1.5亿台,其中7000万台用的是海思的麒麟芯片。7nm级的最顶级芯片,高通有,华为,也有。 第二个大类,是负责将图纸落地的芯片代工厂,他们像建筑施工队,要做的是按照图纸不择不扣地把房子盖出来。芯片生产的流程,是非常非常非常复杂,几乎每一步都对材料、技术、设备、生产工艺提出艰巨挑战。

第一步,从二氧化硅提炼出高纯度的硅,把它弄成尽可能大的象纸一样薄的片;
第二步,用激光在上面刻线;
第三步,把大量微型电器元件放上去,从几千万到8亿不等,比如酷睿i7上就有7.7亿个晶体管;
第四步,封装。

简单来讲,这个加工过程就像盖房子,一层一层的盖。现在盖多少层?差不多60层,要加工1000个步骤!这高楼的深孔或柱子的尺度,就我们现在说的28纳米啊、14纳米啊、7纳米等等。大家知道人的头发丝平均直径是0.07毫米,所以7纳米的概念是人头发丝1万分之一,我们就等于在人头发丝1万分之一这样的基础上加工,它的加工精度和重复要做到10万分之一。这一块,说起来是咱们现在的短板,余承东就说过:很遗憾在半导体制造方面,华为没有参与重资产投入型的领域、重资金密集型的产业,我们只是做了芯片的设计,没搞芯片的制造。

这块,主要是看芯片上游的设备和材料,哪块是咱们的弱项,而短板又是什么时候能够补齐。
一方面,从设备款看,主要包括:硅片设备-热处理设备-光刻设备-刻蚀设备-离子注入设备-薄膜沉积设备-抛光设备-清洗设备-检测设备等l

1、硅片设备:硅单晶炉是制作硅片的主要装置。在这方面,晶盛机电是该领域龙头,硅单晶炉技术领先,甚至研发出了第三代碳化硅半导体设备,国内高端市场占有率第一。
2、热处理设备:主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理。
北方华创是该领域龙头,在热处理设备的各个细分领域均有成熟的产品线,12 寸硅刻蚀机、金属 PVD等多款高端半导体设备相继进入量产阶段。
3、刻蚀设备:刻蚀是硅片进行光刻之后最重要的流程。
目前,我国的刻蚀设备是比较先进的,中微公司的刻蚀设备,已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程,北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。
4、离子注入设备:硅片刻蚀后,需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去,这就是离子注入机。
我国该领域的龙头是凯世通,出货量排名世界第一,电科装备也已研制出了大束流28nm高能离子注入机。
5、薄膜沉积设备:薄膜沉积工艺,分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延三大类。
北方华创的PVD设备已经用于28nm生产线中,14nm工艺设备也已实现重大进展。沈阳拓荆的PECVD设备已在中芯国际40-28nm产线使用,ALD设备也在14nm工艺产线通过验证。
6、抛光设备:晶圆制造的后期,需要对硅片表面进行平坦化处理,这就用到了抛光机。
该领域的龙头是华海清科,根据中国国际招标网的信息,今年上半年,华海清科在华虹半导体(无锡)项目获得3台CMP,累计获得5台CMP订单,在该产线的CMP 市占率是38%。这方面,我们技术上完全没问题。
7、清洗设备:几乎所有工艺流程都需要清洗环节,这就用到了清洗设备。
盛美半导体是该领域的龙头,在2009年就研发出了第一款兆声波清洗技术SAPS,并进入到SK海力士的无锡生产线,目前技术节点正向5nm、3nm等先进制程工艺不断突破。
8、检测设备:测试设备包括工艺检测设备、硅片测试设备和晶圆中测设备等,晶圆中测设备又包括探针卡、探针台和测试机等,种类繁多。
该领域的龙头是赛腾股份,公司通过收购日本Optima进入半导体检测设备领域,客户包括了三星、SK 海力士、台积电等顶级大厂。

另一方面,从材料端看,主要是硅片-电子特种气体-光刻胶-抛光材料-高纯湿电子化学品-靶材。

1、硅片:硅片是制作芯片的基底,也是占半导体材料市场比重最大的环节。
我国的龙头是沪硅产业、中环股份,虽然规模尚小,但12英寸大硅片已完全能满足28nm技术需求。

2、电子特种气体:半导体生产中几乎每个环节都要用到电子特气,因此被称为半导体制造的“血液”和“粮食”,直接决定了产品的性能、集成度和成品率。
目前,华特气体的部分产品已批量供应7nm、14nm等晶圆产线,部分氟碳类产品已被台积电7nm以下工艺使用,公司研发出的20种进口替代产品已实现规模化生产。南大光电、昊华科技、雅克科技等产品,也开始小规模为台积电、美国intel、美国TI等企业供货。

3、光刻胶:光刻胶是配套光刻机使用的特殊材料,市场规模不大,却是摩尔定律得以不断推进的关键材料之一。
国内的光刻胶企业包括北京科华、上海新阳、晶瑞股份、南大光电、苏州瑞红、恒坤股份等,目前技术进步很快,处于你追我赶的阶段,过1-2年将可实现28nm产线的落地。

4、CMP 抛光材料:抛光液和抛光垫是配合抛光设备使用的,是CMP抛光工艺的关键材料。
中国抛光液领域的龙头是安集科技,产品已在14nm技术的芯片产线实现规模化应用,10-7nm技术节点正在研发中,在抛光液中使用的CeO2磨料的专利数量位居全球第一。抛光垫领域的龙头是鼎龙股份,2020 年上半年推出了DH3110/DH3310 等应用于先进制程的产品,匹配于28nm 技术节点的抛光垫产品已经成熟,研发进度已推进到 14nm 阶段。:

5、高纯湿电子化学品:主要用于芯片的清洗、蚀刻等制造领域。
这个领域的集中度相对较低,中国的龙头是上海新阳,其超纯电镀硫酸铜电镀液已成功进入中芯国际、海力士的28nm工艺制造过程。

6、靶材:在晶圆制造和测试封装两个环节需要使用靶材,当芯片制程在20nm以下,尤其是小于7nm时,主要使用钴靶材。
国内龙头是江丰电子,目前已可量产用于90-7nm半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材,其中钽靶材在台积电7nm芯片中已量产,5nm技术节点产品也已进入验证阶段。



写了这么多,你可能会问:说这么多,怎么没有提到光刻机?
能问出这样的话,您就是半个专家了!
的确,中国现在,就在光刻设备这里,卡壳了,可以说,除了光刻设备,在芯片生产整条产业链上,中国大部分都能拿下。光刻设备为什么这么难?说到底,对我国光刻机技术形成瓶颈制约的,主要是光学精密元器件的落后。这个精度要高到何种程度?就说光刻机里的反光碗吧,现在最新的深紫外光刻机,就是用十几个反光碗,把一个激光打出来打在金属液滴上,通过多次聚焦变成一个平行光,来做曝光的。

这个反光碗的加工精度,有人讲,是相当于德国国土的面积,这么大面积要平整到正负一毫米,在这样的精度下才能做出那样准确的反光碗总体看,我国的光刻机技术比较落后,最先进的上海微电子也只能量产90nm的沉浸式光刻机。据报道,上海微电子将在2021年完成首台28nm国产光刻机的交付,不过也就是一个报道,具体情况如何,还需要考证。所以,现在华为最想研究突破的,就是这个光刻机项目,因为其他的可以通过联合国产厂家,就可以规避开美国技术,加速实现供应链的“去美国化”。从这个角度,就不难理解最近业内人士那个爆料:华为已招聘了数百位国内顶尖光刻机工艺师,作为高端储备人才,从事先进光刻机技术研发工作,工作地点在东莞松山湖。说到底,只要光刻机突破了,中国搭建去美化的芯片生产线,并不是不可能的。毕竟,现在在芯片生产上,美国真正卡住中国脖子的,主要还就是光刻机,其他虽然有的强有的弱,但在28纳米这个制程工艺里,基本上都顶得上去。不要小看28纳米芯片,其实,这恰恰是目前业内公认性价比最高的制程工艺,这个工艺的营业额,目前是台积电所有工艺里最高的。除了手机业务,目前大部分科技产品使用28纳米已经够了,像5G基站芯片、平板电视、机顶盒等电子产品,用高端的纳米就是浪费。只要把这块芯片彻底国产化了,中国的IC企业就能占据大半江山了,华为的大部分业务也都可以满足。



缺芯!少魂!芯片制造一直是中国的心头之痛!中国芯片行业,曾流传过这么一句话:除了水和空气,其他全从国外进口的。禁运!禁售!少数国家一旦无法在公平的环境里竞争取胜,最常用的手段就是禁售。我国一直在芯片行业受制于人,时常遭遇国外掐脖子、禁售等种种制约。要彻底解决这个问题,只要靠自主创新、自力更生。核心技术化缘是化不来的,买也是买不来的,不痛下决心、背水一战,就不可能突破温水煮青蛙的困境。好在,这个世界,有时候塞翁失马,焉知非福。如果不是美国封杀中兴华为,亲手放弃中国这个世界最大芯片市场,中国就不会这么卧薪尝胆搞集成电路。恰恰是美国,给了中国芯片一个千载难逢的上位机会。 一旦中国集成电路搞上去了,以后美国人想后悔,可能也来不及了。今天美国人不愿意卖给中国芯片,明天美国人就是想卖,也未必有人要了。如果你不相信我的话,你可以听听原中芯国际创始人兼CEO张汝京的演讲。张汝京说得很干脆:在第三代半导体方面,美国对中国制约力没那么强,我们能追得上。
有的地方我们中国是很强的,比如说封装、测试这一块很强。至于设备上面,光科技什么,我们是差距很大的。

如果我们专门看三代半导体的材料、生产制造、设计等等。我们在材料上面的差距,我个人觉得不是很大了。

如果中国在5G技术上保持领先,将来在通讯、人工智能、云端服务等等,中国都会大大超前,因为中国在高科技应用领域是很强的。
那么,下一步,我们该这么办?说起来其实也简单,一靠砸钱,二靠砸人。

1、砸钱,很简单:股本金,还有低息贷款和研发资助,都要到位。要知道,因为但凡是这种最基础的大国重器,都有三个特点:第一个开发成本特别高,少则几亿,十几亿,多则几十亿,上百亿。第二是开发周期长,短则5年10年,多则几十年,甚至上百年。第三是每一个产品都被国际两三家公司垄断,有的甚至一家半。进入门槛特别高。台湾不要说日月光,联发科等一大堆设计和封测产业,仅仅是一个台积电,一年的资本投入就超过100亿美元。所以,咱们要后来赶上,还得国家大力支持,利用资本市场的力量,来为集成电路和芯片融资。

2、砸人,就是要砸数学家、物理学家、化学家,要吸引人才,国际人才、国内人才和领军人才一定要到位。其实,这个人才也不需要很多,几个好手来了,把中国这边的年轻人教会,我们几乎可以并驾齐驱。说到底,只要持续加大资本投入,持续吸引人才进入,这个世界上就没有砸钱砸人搞不出来的事情。当然,从长远看,我们更加重视和尊重科学家和老师,因为大国竞争的背后,其实就是人才的竞争,而人才竞争背后,说到底,就是基础研究和基础教育的竞赛!

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

关注论坛微信公众号

QQ|Archiver|手机版|股票学习网 ( 鲁ICP备17054365号 )

GMT+8, 2020-11-28 10:36 , Processed in 0.130920 second(s), 21 queries .

Powered by Discuz! X2.5

© 2001-2012 Comsenz Inc.

回顶部