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窗帘十大名牌排行榜前十名 美国制裁华为的背后

温馨提示:文章很长,如果你能花10分钟来认真读……

2020年5月15日,在美国政府威胁要求台积电断供华为后,美国商务部正式发布公告,确定将对使用美国技术向华为供货的全球厂商进行限制,所有厂商,一律需要提前获得美国政府的许可证,才可继续向华为供货。

此前,2019年5月16日,美国才将华为列入实体清单,在未获得美国商务部许可的情况下,美国企业将无法向华为供应产品。实体清单事件对华为打击巨大,比如华为手机无法使用高通芯片,谷歌停止与华为合作,华为因此失去对安卓系统更新的访问权。后面华为也随即公开了我们所熟知的“鸿蒙”系统和华为海思。

然而,时隔一年,美国对华为的制裁再度升格,要求使用美国芯片技术和设备的外国公司,要先获得美国的许可,才可以将芯片供应给华为和其关联企业。

这次新一轮的打击,给大家划几个重点:此次限制措施仅针对华为一家公司,而不是全部中国企业;限制对象不仅仅是美国公司,而是全球华为供应链公司;并非是完全禁止供货,而是需先获得美国政府许可证才可供货;并没有对采用美国技术的比例做限制,连之前曝光的10%低门限都没了。

这条新规简单来说,就是举美国及其全球盟友之力,发动全球科技行业针对一家中国华为公司,进行全方位无死角打击。美国厚颜无耻的一面可谓展现的淋漓尽致。

美国是抓住了中国半导体产业的软肋,从中兴事件,到华为的全面封杀,都直接体现出中国IC产业的最真实的处境。在半导体这个领域,中国需要挑战的是,西方上百年积累起来的工业体系。中国半导体一直是在冒着敌人的炮火匍匐前进,如今,敌人的炮火越来越凶猛。中国人和中国都在“芯”痛。

下面我们就具体来聊聊在所有相关事件中的主角——IC产业

要谈IC产业和中国IC产业先要知道以下两个概念:

线宽:半导体行业最先进的制程工艺从几微米,再到几百纳米,直到台积电要量产的5纳米,每隔两年左右就更新一代。

但是这些线宽,各个厂家仍然有不同的工艺技术,有时候线宽也只是一个商业宣传噱头,因为IC电路上的每一个晶体管都是多种半导体材料搭建而成,每种材料的形状和线宽都可能不同,厂家选择最窄那个宣传,仿佛水平最高,实际上也许不那么高,比如英特尔的20纳米制程工艺在实际效果上要强于台积电的16纳米制程工艺,所以我们在评价一个IC厂的制程工艺是否先进的时候,线宽是一个重要的参考,但不是唯一的。

生产投资:摩尔定律告诉了我们IC工艺将如何进步,但是没预料到建造ICI厂的投资如何增长。实际上每一代制程工艺的进步,新建工厂所需投资都成倍增长。

从70年代的几千万元,到几亿美元,几亿玩,几十亿元,上百亿元,而例如三星, 英特尔和台积电投资的7纳米生产厂,投资额都已经超过二百亿玩。这种天价的建设成本带来两种后果:第一, 小国几乎没有经济实力追求最先进的制程工艺了。台湾和韩国都是举政府之力全力支持,并且从几十年前IC工厂所需投资还没那么大的时候就进入行业,经过以厂养厂的良性循环,利用旧工厂的高利润才能撑得起对新厂房的投入。而如今欧洲和日本的IC企业都已经无力再追寻最先进的制程工艺了。全世界最先进的IC制程工艺只掌握在三家公司手中:三星、台积电、英特尔。而目前唯一有可能赶上来的,就是中国。

第二个后果,就是如此高价的生产建设投入,只生产自家产品是无法满足盈利以及填饱产能的,而且还会导致自家产品的成本飙升。为了填满产能,摊平成本,所有掌握最先进工艺的厂家都会选择为其它公司代工。这就导致了IC行业分化为没有工厂只有设计和市场部门的FABLESS企业,和为其它企业代工生产的FAB公司。台积电是典型的FAB公司:只有代工,没有自己品牌IC产品。三星和英特尔都有自己品牌的IC产品,但也为其它企业代工。而我们熟知的AMD、NVIDIA、 高通、MTK、博通等等都是没有IC厂的设计企业。

那么中国的IC产业水平到底怎么样?

中国目前最先进的IC制程工艺是中芯国际14纳米制程。中芯国际的14纳米工艺芯片,力供华为。而在更进一步的7纳米领域(性能比14纳米提高20%,耗能降低50%),中芯仍然挑战重重,年底试产,但离量产还比较远。但这已经非常不容易了,世界上只剩三家7纳米的玩家了,一家台积电,一家三星,一家中芯。

前面提到过台积电的5纳米制程刚刚量产成功,这样看,中国的IC制程技术比世界先进水平落后两代以上,但从时间上看是落后四年左右并没有一些键盘侠挖苦的那样落后十几年甚至几十年。因为台积电和三星的14/16纳米制程工艺都是在2015年开始量产的。

那么中国IC产业落后的原因是什么?

除了投入时间晚以及早期投资少等历史因素,很大一个原因就是欧美对光刻机设备的垄断。IC制造设备中最重要的就是光刻机。比如三星7纳米制程刚刚量产成功是应用了ASML最先进的EUV光刻机完成的。而台积电没有使用EUV光刻机的7纳米工艺要到今年底才能量产,英特尔会更晚些。使用EUV光刻机未来可升级到更先进的5纳米制程。实际上离开了ASML的设备支持台湾韩国一样玩不转。

那么中国到底有没有机会赶上呢?

无疑问是有的。摩尔定律在纳米阶段已经逐渐失效了,以目前的工艺技术,到了3纳米以下的时候,电子在半导体内的流动就不是按照我们所理解的理论来走了,而是会遇到量子效应,当前的工艺技术就会面临天花板。

所以在几年之内,各领先企业都会停滞在3纳米制程附近,正是中国赶上来的好机会。另外C制程工艺未来有一个发展方向是实用的并且已经在闪存行业应用了:那就是多层发展,3D堆叠。目前3星已经量产64层堆叠的NAND Flash芯片,正在开发96层堆叠的技术,中国紫光刚刚量产32层堆叠的NAND Flash芯片,64层的计划到2019年才能量产。这个领域差距更小大概在两年左右。

但是,除了对速度和功耗有极致要求的一些IC需要追求最先进的制程工艺外,比如各种CPU和GPU等,其它大部分的IC产品实际上并不需要使用最先进的制程工艺。实际上,目前业内公认性价比最高的制程工艺是28和14纳米,而这一工艺已经被中国大陆企业掌握,但是产能不够。

都说芯片的制作生产很难,它到底复杂在哪里呢。那么下面我们就具体聊聊IC芯片的生产过程,帮助你对芯片的架构参数有更全面的了解。

IC完整生产流程

IC生产流程是以生产晶圆为始点,以IC设计为主导。总体来说,芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出必要的 IC 芯片。

在 IC 生产流程中,IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel 等知名大厂,都自行设计各自的 IC 芯片,提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各厂自行设计,所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值。所以工程师们在设计一颗 IC 芯片时,流程可以简单分成如下几个步骤。

设计第一步,订定目标

在 IC 设计中,最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前,先决定要几间房间、浴室,有什么建筑法规需要遵守,在确定好所有的功能之后在进行设计,这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤,才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何,对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合,像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规则,不然,这芯片将无法和市面上的产品相容,使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的实作方法,将不同功能分配成不同的单元,并确立不同单元间连结的方法,如此便完成规格的制定。设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。

这个步骤就像初步记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,方便后续制图。在 IC 芯片中,便是使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改,直到它满足期望的功能为止。

有了完整规画后,接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,产生如下的电路图。之后,反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改,直到功能正确为止。

控制单元合成后的结果

最后,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,进行电路布局与绕线(Place And Route)。在经过不断的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色,每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何运用呢?常用的演算芯片- FFT 芯片,完成电路布局与绕线的结果

层层光罩,叠起一颗芯片

首先,目前已经知道一颗 IC 会产生多张的光罩,这些光罩有上下层的分别,每层有各自的任务。下图为简单的光罩例子,以积体电路中最基本的元件 CMOS 为範例,CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做结合,形成 CMOS。

下图中,左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图,在前面已经知道每种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。制作是,便由底层开始,依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的方法,逐层制作,最后便会产生期望的芯片了。

至此,对于 IC 设计有了初步的了解,整体看来就很清楚 IC 设计是一门非常复杂的专业,也多亏了电脑辅助软体的成熟,让 IC 设计得以加速。IC 设计厂十分依赖工程师的智慧,这裡所述的每个步骤都有其专门的知识,皆可独立成多门专业的课程,像是撰写硬体描述语言就不单纯的只需要熟悉程式语言,还需要了解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。

第二步,晶圆制作

晶圆是制造各式电脑芯片的基础,晶圆也常被半导体行业人士称为硅片,晶圆之于芯片,就如地基之于房子。房屋的高大和坚固始于地基良好的质量,同理,芯片上的电路都建立在晶圆上,晶圆质量的好坏将直接影响芯片的良品率和质量。

晶圆的细分工序非常复杂:

首先,先回想一下小时候在玩乐高积木时,积木的表面都会有一个一个小小圆型的凸出物,藉由这个构造,我们可将两块积木稳固的叠在一起,且不需使用胶水。芯片制造,也是以类似这样的方式,将后续添加的原子和基板固定在一起。因此,我们需要寻找表面整齐的基板,以满足后续制造所需的条件。

在固体材料中,有一种特殊的晶体结构──单晶(Monocrystalline)。

它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性,可以形成一个平整的原子表层。因此,采用单晶做成晶圆,便可以满足以上的需求。然而,该如何产生这样的材料呢,主要有二个步骤,分别为纯化以及拉晶,之后便能完成这样的材料。

如何制造单晶的晶圆

纯化分成两个阶段,第一步是冶金级纯化,此一过程主要是加入碳,以氧化还原的方式,将氧化硅转换成 98% 以上纯度的硅。大部份的金属提炼,像是铁或铜等金属,皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是,98% 对于芯片制造来说依旧不够,仍需要进一步提升。因此,将再进一步采用西门子制程(Siemens process)作纯化,如此,将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

硅柱制造流程(Source: Wikipedia)

接着,就是拉晶的步骤

首先,将前面所获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅。之后,以单晶的硅种(seed)和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉起。这种从中拉出呈柱状的单晶硅晶棒,其产物是完美的硅晶格,之后晶体管将安置在上面。然后把它切片,切成很多片,变成硅片。

在工业中,后面的制作就是。首先在硅片上涂一层胶,也就是光刻胶,它的作用是可以感光。下一步就是进行光刻。光刻是什么意思? 简单说就是用光去照射它。利用光刻技术将设计好的电路结构刻到晶圆上。之前说的光刻胶,它是对光敏感的。光一照它就会在硅片上反应,然后就在硅片上留下刻痕,但是光不是随便照。这里我们就需要用到光刻机——堪称人类史上科技含量最高的东西。

简单来说就是,后面芯片的生产就需要靠光刻机来实现,光刻机基本是关乎到芯片成品的所有参数,可见高端光刻机对芯片的生产是极其的重要。下次的文章我们会来聊聊最牛X的科技利器光刻机。接下来我们继续芯片生产的原理步骤。

层层堆叠打造的芯片

在介绍过硅晶圆是什么东西后,同时,也知道制造 IC 芯片就像是用乐高积木盖房子一样,藉由一层又一层的堆叠,创造自己所期望的造型。

在开始前,我们要先认识 IC 芯片是什么。IC,全名积体电路(Integrated Circuit),由它的命名可知它是将设计好的电路,以堆叠的方式组合起来。藉由这个方法,我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。下图为 IC 电路的 3D 图,从图中可以看出它的结构就像房子的樑和柱,一层一层堆叠,这也就是为何会将 IC 制造比拟成盖房子。

IC 芯片的 3D 剖面图。(Source:Wikipedia)

从上图中 IC 芯片的 3D 剖面图来看,底部深蓝色的部分就是上一篇介绍的晶圆,从这张图可以更明确的知道,晶圆基板在芯片中扮演的角色是何等重要。至于红色以及土黄色的部分,则是于 IC 制作时要完成的地方。

首先,在这里可以将红色的部分比拟成高楼中的一楼大厅。一楼大厅,是一栋房子的门户,出入都由这裡,在掌握交通下通常会有较多的机能性。因此,和其他楼层相比,在兴建时会比较复杂,需要较多的步骤。

在 IC 电路中,这个大厅就是逻辑闸层,它是整颗 IC 中最重要的部分,藉由将多种逻辑闸组合在一起,完成功能齐全的 IC 芯片。

黄色的部分,则像是一般的楼层。和一楼相比,不会有太复杂的构造,而且每层楼在兴建时也不会有太多变化。这一层的目的,是将红色部分的逻辑闸相连在一起。之所以需要这么多层,是因为有太多线路要连结在一起,在单层无法容纳所有的线路下,就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中,不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

分层施工,逐层架构

知道 IC 的构造后,接下来要介绍该如何制作。试想一下,如果要以油漆喷罐做精细作图时,我们需先割出图形的遮盖板,盖在纸上。接着再将油漆均匀地喷在纸上,待油漆乾后,再将遮板拿开。不断的重复这个步骤后,便可完成整齐且复杂的图形。制造 IC 就是以类似的方式,藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

制作 IC 时,可以简单分成以上 4 种步骤。虽然实际制造时,制造的步骤会有差异,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。这个流程和油漆作画有些许不同,IC 制造是先涂料再加做遮盖,油漆作画则是先遮盖再作画。

金属溅镀:将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上,形成一薄膜。

涂布光阻:先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩(光罩原理留待下次说明),将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构。接着,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

蚀刻技术:将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。

光阻去除:使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。

最后便会在一整片晶圆上完成很多 IC 芯片,接下来只要将完成的方形 IC 芯片剪下,便可送到封装厂做封装。

纳米制程是什么?

三星以及台积电在先进半导体制程打得相当火热,彼此都想要在晶圆代工中抢得先机以争取订单,几乎成了 14 纳米与 16 纳米之争,然而 14 纳米与 16 纳米这两个数字的究竟意义为何,指的又是哪个部位?而在缩小制程后又将来带来什么好处与难题?以下我们将就纳米制程做简单的说明。

缩小制程,也就是缩小电晶体的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体,让芯片不会因技术提升而变得更大;其次,可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;最后,芯片体积缩小后,更容易塞入行动装置中,满足未来轻薄化的需求。

再回来探究纳米制程是什么,以 14 纳米为例,其制程是指在芯片中,线最小可以做到 14 纳米的尺寸,下图为传统电晶体的长相,以此作为例子。缩小电晶体的最主要目的就是为了要减少耗电量。然而要缩小哪个部分才能达到这个目的?左下图中的 L 就是我们期望缩小的部分。藉由缩小闸极长度,电流可以用更短的路径从 Drain 端到 Source 端

(Source:http://www.slideshare.net)

尺寸缩小有其物理限制

不过,制程并不能无限制的缩小,当我们将电晶体缩小到 20 纳米左右时,就会遇到量子物理中的问题,让电晶体有漏电的现象,抵销缩小 L 时获得的效益。作为改善方式,就是导入 FinFET(Tri-Gate)这个概念,如右上图。在 Intel 以前所做的解释中,可以知道藉由导入这个技术,能减少因物理现象所导致的漏电现象。

(Source:http://www.slideshare.net)

更重要的是,藉由这个方法可以增加 Gate 端和下层的接触面积。在传统的做法中(左上图),接触面只有一个平面,但是采用 FinFET(Tri-Gate)这个技术后,接触面将变成立体,可以轻易的增加接触面积,这样就可以在保持一样的接触面积下让 Source-Drain 端变得更小,对缩小尺寸有相当大的帮助。

最后,则是为什么会有人说各大厂进入 10 纳米制程将面临相当严峻的挑战,主因是 1 颗原子的大小大约为 0.1 纳米,在 10 纳米的情况下,一条线只有不到 100 颗原子,在制作上相当困难,而且只要有一个原子的缺陷,像是在制作过程中有原子掉出或是有杂质,就会产生不知名的现象,影响产品的良率。

封装

经过漫长的流程,从设计到制造,终于获得一颗 IC 芯片了。然而一颗芯片相当小且薄,如果不在外施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易以人工安置在电路板上。因此,本文接下来要针对封装加以描述介绍。

目前常见的封装有两种,一种是电动玩具内常见的,黑色长得像蜈蚣的 DIP 封装,另一为购买盒装 CPU 时常见的 BGA 封装。首先要介绍的是双排直立式封装(Dual Inline Package;DIP),从下图可以看到采用此封装的 IC 芯片在双排接脚下,看起来会像条黑色蜈蚣,让人印象深刻,此封装法为最早采用的 IC 封装技术,具有成本低廉的优势,适合小型且不需接太多线的芯片。但是,因为大多采用的是塑料,散热效果较差,无法满足现行高速芯片的要求。因此,使用此封装的,大多是历久不衰的芯片,如下图中的 OP741,或是对运作速度没那么要求且芯片较小、接孔较少的 IC 芯片。

左图的 IC 芯片为 OP741,是常见的电压放大器。右图为它的剖面图,这个封装是以金线将芯片接到金属接脚(Leadframe)。(Source :左图 Wikipedia、右图 Wikipedia)

至于球格阵列(Ball Grid Array,BGA)封装,和 DIP 相比封装体积较小,可轻易的放入体积较小的装置中。此外,因为接脚位在芯片下方,和 DIP 相比,可容纳更多的金属接脚,相当适合需要较多接点的芯片。然而,采用这种封装法成本较高且连接的方法较复杂,因此大多用在高单价的产品上。

左图为采用 BGA 封装的芯片。右图为使用覆晶封装的 BGA 示意图。(Source: 左图 Wikipedia)

然而,使用以上这些封装法,会耗费掉相当大的体积。像现在的行动装置、穿戴装置等,需要相当多种元件,如果各个元件都独立封装,组合起来将耗费非常大的空间,因此目前有两种方法,可满足缩小体积的要求,分别为 SoC(System On Chip)以及 SiP(System In Packet)。

SoC(System On Chip)就是将原本不同功能的 IC,整合在一颗芯片中。藉由这个方法,不单可以缩小体积,还可以缩小不同 IC 间的距离,提升芯片的计算速度。至于制作方法,便是在 IC 设计阶段时,将各个不同的 IC 放在一起,再透过先前介绍的设计流程,制作成一张光罩。

然而,SoC 并非只有优点,要设计一颗 SoC 需要相当多的技术配合。IC 芯片各自封装时,各有封装外部保护,且 IC 与 IC 间的距离较远,比较不会发生交互干扰的情形。但是,当将所有 IC 都包装在一起时,就是噩梦的开始。IC 设计厂要从原先的单纯设计 IC,变成了解并整合各个功能的 IC,增加工程师的工作量。此外,也会遇到很多的状况,像是通讯芯片的高频讯号可能会影响其他功能的 IC 等情形。

此外,SoC 还需要获得其他厂商的 IP(intellectual property)授权,才能将别人设计好的元件放到 SoC 中。因为制作 SoC 需要获得整颗 IC 的设计细节,才能做成完整的光罩,这同时也增加了 SoC 的设计成本。或许会有人质疑何不自己设计一颗就好了呢?因为设计各种 IC 需要大量和该 IC 相关的知识,只有像 Apple 这样多金的企业,才有预算能从各知名企业挖角顶尖工程师,以设计一颗全新的 IC,透过合作授权还是比自行研发划算多了。

折衷方案,SiP 现身

作为替代方案,SiP 跃上整合芯片的舞台。和 SoC 不同,它是购买各家的 IC,在最后一次封装这些 IC,如此便少了 IP 授权这一步,大幅减少设计成本。此外,因为它们是各自独立的 IC,彼此的干扰程度大幅下降。

Apple Watch 采用 SiP 技术将整个电脑架构封装成一颗芯片,不单满足期望的效能还缩小体积,让手錶有更多的空间放电池。(Source:Apple 官网)

采用 SiP 技术的产品,最着名的非 Apple Watch 莫属。因为 Watch 的内部空间太小,它无法采用传统的技术,SoC 的设计成本又太高,SiP 成了首要之选。藉由 SiP 技术,不单可缩小体积,还可拉近各个 IC 间的距离,成为可行的折衷方案。下图便是 Apple Watch 芯片的结构图,可以看到相当多的 IC 包含在其中。

Apple Watch 中采用 SiP 封装的 S1 芯片内部配置图。(Source:chipworks)

完成封装后,便要进入测试的阶段,在这个阶段便要确认封装完的 IC 是否有正常的运作,正确无误之后便可出货给组装厂,做成我们所见的电子产品。

至此,半导体产业便完成了整个生产的任务。

中国的芯片是中国科技界心中永远的伤痛。

中国现在虽然自己可以独立制造出中低端的芯片,但是对于高端芯片还是无能为力的。因为中国没有我们前面所提到过的制造高端芯片的光刻机!目前世界上能生产高端光刻机只有两个国家——荷兰和日本。荷兰的ASML公司、日本的尼康NIKON和佳能CANON,这三家公司成为世界高端光刻机的供应商。

光刻机(Source:Wikipedia)

其中荷兰的ASML处于霸主地位,垄断全世界80%销售量,107%的利润。

因为拥有了EUV光刻机,美国的英特尔公司、韩国的三星和中国台湾的台积电等少数几家公司,才能成为制造出高端复杂的芯片。现在美国的高端芯片对华禁运,如果台积电不再为华为代工了,华为的高端芯片将全部中断。即便华为具有世界上最先进芯片的设计理念,也不会产出成品芯片。没有光刻机,中国“5G”就成了水中月,中国的物联网技术变革与创新和人工智能的发展将停滞不前。

所以,这台光刻机对我们太重要了!甚至可以说影响着中国高科技未来的发展走势。既然光刻机如此重要,那么中国能不能制造一台属于自己的知识产权的光刻机?答案则是:不能!因为光刻机太难制造了。光刻机被誉为世界半导体工业皇冠上的明珠,是当今人类现代工业文明和智慧的结晶。它包含了数学、光学、流体力学、机械、精密仪器、高分子物理与化学、自动化、图像识别等众多学科的精华。ASML公司的是第五代EUV光刻机,它利用极紫外光,将最小工艺节点推到7nm(纳米)。加工精度为7nm是什么概念呢?就是一根头发的万分之一!这难度有多大呢?中国生产芯片的上海微电子装备公司董事长贺荣明进行了形象的比喻:“相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。”

光刻机(Source:Wikipedia)

而荷兰的光刻机也不可能是靠荷兰一个国家之力造出来的。EUV光刻机90%的部件都是来至于别的国家,荷兰ASML公司负责安装。光刻机是整个欧美日韩技术在这个领域的集大成者。这台光刻机的背后是整个西方最顶级的工程技术、材料技术、设计水平上百年的集中体现。美国工程师为了其中一个零件,调整了数十年;德国为了一个光学镜头,要打磨上百万次……所以,ASML曾说过,就算公开图纸,别人也造不出一样强的光刻机出来。

其制造难度高于造航空母舰,因为没有哪个国家可以靠仅仅凭一国之力就能生产出来!而中国自主生产的光刻机精度是90nm级别,与EUV光刻机至少有一代(15年)的技术差距。中国想要生产一台EUV光刻机,目前还不太现实。就算我们投资再大,但我们整体的工业科技水平,还有待提高。我们下次文章就来聊聊最尖端科技之光刻机。

华为不能倒下

美国打压中国企业、拒绝中国企业进入美国发展,企图扼杀中国高科技发展的意图昭然若揭。其实这一幕早在40年前美国和日本之间就曾上演过。而其中的大部分手段都已经原封不动的用在了中国企业身上。日本东芝被美国用同样手法打趴下后,日本整个半导体产业被击溃,日本在高科技领域的地位丧失,转而只能在美国体系中发展。法国阿尔斯通被美国用同样手法打趴下后,法国整个制造业的骄傲丧失殆尽,至今茫然不知所措。

华为今天的崛起,它带动的是整个中国的科技产业。尽管中国距离实现自给自足的目标还很遥远,但它似乎在半导体设计的几个关键领域取得了重大进展:

华为的全资子公司海思半导体(HiSilicon)成立于2004年,其设计的芯片可为公司的大多数智能手机和越来越多的5G基站提供动力。海思半导体(HiSilicon)在2018年2月推出了其首款5G芯片组Balong 5G01,它声称这是全球首款符合5G标准的商用芯片组。最近,在2019年10月,华为宣布已开始生产不含美国组件的5G基站。

自2018年中以来,至少有九家中国大型消费电子公司紧随华为的脚步,宣布了内部开发芯片的计划,以为其数据中心,智能手机或IoT设备供电。几家中国公司正在生产基于替代架构的服务器,以此作为中国发展替代本地数据中心生态系统的一部分。· 成立于2013年的中国公司Bitmain,已成为设计用于加密货币和区块链应用的高级定制芯片的全球先驱。

所以我们普通民众需要明白的是,华为不只是手机,这与你生活中用华为手机、小米还是苹果无关,支持华为这是我们的原则和立场的问题。

面对美国的无耻行径,中国政府也做了强硬的回应。如果事情继续发展下去,参与到制裁华为的公司将很有可能会被列入“不可靠实体清单”。那什么样的公司会被加入“不可靠实体清单”呢。一是该实体存在针对中国实体实施封锁、断供或其他歧视性措施的行为;二是该实体行为基于非商业目的,违背市场规则和契约精神;三是该实体行为对中国企业或相关产业造成实质损害;四是该实体行为对国家安全构成威胁或潜在威胁。按照这些原则,绝大多数美国公司和配合美国实施断供的公司,都是可以被“轻松”列入的。那么被列入清单的后果,官方声明是,中方将依据《对外贸易法》《反垄断法》《国家安全法》等有关法律法规和行政规章,对列入清单的实体采取任何必要的法律和行政措施。简单来说就是,被列入“不可靠实体清单”的公司,也就别想再进入中国市场了。

但是长远来看,这次事件对于国家和民族整体可能并不是一个坏事。华为受到攻击,换来的是国家层面和大众的意识觉醒,将不再神化欧美高科技企业。国家提供更好的土壤和空气,人民受到更好的教育,有更强的信心、动力和保障去学习、钻研和创新。妥妥的卧薪尝胆,三千越甲可吞吴。

我们今天,撑华为,是撑中国整个科技事业,撑华为,是为中华民族崛起不再受制于人,不再受欧美科技霸凌。

了解了华为历史发展的人,也都应该明白:很幸运,我们有一个华为。不那么幸运的是,我们只有一个华为。但是,往后你我都会是千千万万个 “中华有为”。

参考资料

[1] http://www.slideshare.net

[2] https://www.zhihu.com/question/53394745/answer/801699800   //winningman

[3] https://www.zhihu.com/question/273705032/answer/370914083   //luanxuluoyu

[4] https://www.zhihu.com/question/273640508 //bantianyinshi

[5] https://zhuanlan.zhihu.com/p/109785667   //lianjinshuziben

[6] IC制作流程:https://baike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=ca3021126baa6141444629df;fr=vipping   //TechNews

[7] https://www.zhihu.com/question/395242790/answer/1228530756   //Wanger

[8] https://www.zhihu.com/question/395075061/answer/1226656664   //BOOliaotongxin

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