有关芯片 | 被“卡住脖子”的国产芯片那些事儿,出路在哪里?

#懂球大会#

作者 | 胡锦奇

同学们:晚上好!

我们的分享马上开始,今晚的分享主题是《被“卡住脖子”的国产芯片,出路在哪里?》

为什么要分享这个话题呢,因为学习了第四课我们学习了成长类和周期类两大类行业。

所以,今天的晚分享我们重点讲一讲和成长类中电子行业关联度极高的:芯片。

相信对芯片这个词并不陌生,也知道因为芯片问题,去年美国对华为进行了一系列不公平的打压!

芯片属于电子行业是一级行业,他下面的二级行业分为:半导体、元件、光学光电子、其他电子、电子制造。

中国作为全球最大的芯片消费市场,人们日常用的手机、电脑、汽车、电视等都依赖于芯片,芯片可以说是这些电子产品的大脑。

2020年,中国芯片进口年度总量超过3500亿美元,市场需求非常高,但我国目前的芯片自给率仅只有30%左右,芯片领域是我国的短板。

下面我们先来认识一下芯片整体产业链:

有关芯片 | 被“卡住脖子”的国产芯片那些事儿,出路在哪里? 第2张

芯片制造就像我们盖房子一样,首先要设计户型图,接下来施工建造 ,最后验收。这就对应芯片制造的三个环节:芯片设计、芯片制造、封装测试。

我们首先看第一步:

芯片设计,这是一个对技术要求较高的环节,在芯片设计环节。我国华为公司芯片设计能力其实是很厉害的。

但问题在于芯片设计时要使用一个软件,它叫:EDA,全称:电子设计自动化软件工具。

EDA工具是芯片设计中不可或缺的重要组件,也是集成电路设计最上游、壁垒最高的部分。

涵盖了集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。利用其可连接成极其复杂的电路图,从而制造出强大的CPU、GPU芯片。

被行业内称为“芯片之母”。而现阶段的EDA三巨头都是美国公司,国内技术还未到位,正在追赶中。

这就相当于对一个经验丰富的大厨,想要做一桌满汉全席,但是需要一口好锅,我们现在缺的就是做锅的技术。

第二步,是芯片制造环节,也就是按照设计图生产制造出芯片。造芯片需要一种究极神器——光刻机。

有人这样形容光刻机:这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。

是不是听着这些形容词,就感觉到了他的高大上。

它大概长这样。

有关芯片 | 被“卡住脖子”的国产芯片那些事儿,出路在哪里? 第4张

别看说得这么热闹,其实这玩意儿的工作原理就是用“紫外线”作刀,对晶圆进行雕刻,让芯片上的电路变成人们想要的图案。

四个字形容:“硅上雕花”,跟扬州修脚的“肉上雕花”一个意思。

有关芯片 | 被“卡住脖子”的国产芯片那些事儿,出路在哪里? 第6张

这是刻出的芯片图案。

不过,同样是“雕花”,你看看数据就知道光刻机比修脚师傅厉害到不知哪里去了。

去年最先进的EUV光刻机可以做到的“雕刻精度”是7nm,这相当于一根头发的万分之一。

由于要达到这样的雕刻精度,在雕刻的过程中晶圆需要被快速移动,每次移动10厘米,可是误差必须被控制在纳米级别。

这种误差级别相当于眨眼之间端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定的脚印上,菜还保持端平不能洒。

是不是听着就感觉特别厉害了!

做出一个芯片大概需要3000步工序,由于每一步都是“硅上雕花”,有一定失败概率,三千步下来,要想让最终的成品合格率大于95%,那么每一步的失败率就必须小于0.001%。

为了达到这种效果,最先进的光刻机上有10w个零件。

10W个零件什么概念呢,就是一辆汽车大概是5000个零件,一台光刻机上的零件数量相当于20辆车的零件!

光刻机就像科幻小说里的黑洞那样,这边是物理世界,那一边是神奇的科幻世界。

以前,全世界能批量生产高端光刻机的厂家只有三家,荷兰ASML,日本的尼康和佳能。

但是最新一代光刻机研发烧钱烧得太邪乎,尼康和佳能基本已经弃疗了,实在烧不起。

目前,ASML一家占据全球光刻机市场的85%,利润的107%。

问题是:光刻机不是你想买就能买。

说到这里,就要提到1996年签署的《瓦森纳协定》。瓦森纳协定本名叫“瓦森纳安排机制”。

简单来说就是:美国带着他的小伙伴不把东西卖给别的国家。

第三步,是芯片封装测试,也就是要测试生产完成的芯片的功能全不全、有没有问题。

这是芯片进入销售前的最后一个环节,主要目的是保证产品质量。

这个环节技术含量相对前两步没那么高,国内企业完全可以做。而且现状是全球封装行业的头部企业有很多在中国。

以上就是芯片的整个产业链。

接下来简单了解一下国内芯片的发展情况。

这些年,我国一直想在芯片上摆脱“卡脖子”的,例如龙芯、飞腾、兆芯。

我们最初确实想用这些芯片替代英特尔,进入中国的个人电脑市场。

但是,这条路已经被证明失败了。因为英特尔和windows形成了联合生态,想用windows,就得用英特尔。

当年把英特尔“引狼入室”的那一刻,就注定了我们很难再把英特尔替换掉。(美国人也换不掉。只不过英特尔“恰好”是个美国公司。)

但是,随着计算力作为基础设施存在,芯片的自主权希望又回来了。

因为人们需要的是计算力(用数字运算、操作的数学推导过程),而计算力底层是服务器。

服务器底层才是芯片——只要能提供计算力,底下爱是什么芯片就是什么芯片。

例如华为,就在做一款x86架构的“备胎”,基于ARM架构的处理器:鲲鹏处理器。

ARM和英特尔有什么区别呢?

英特尔会把生产好的芯片卖给全世界,ARM却卖“图纸”——芯片IP授权。

其他公司买了这个授权,可以自己找人去生产。

简单说:如果把英特尔比作卖大米的,那么ARM就是卖种子的。如果没了大米,我们下个月就饿死。

如果没了种子,我们明年才饿死,所以,你大概明白:从英特尔换到ARM,说白了是从一个依赖换成了另一个依赖,只不过依赖变小了。

不过,ARM 是一家英国公司。而且ARM被软银收购了,也算是一家日本公司,这和美国有关系吗?

有关系。研究ARM芯片的主力工程师都是美国人,美国人威胁说:芯片里有超过25%的美国技术,美国不同意,ARM随便卖就违法!

2019年,ARM就因为美国的威逼利诱,宣布暂停和华为的合作。

不过英国人也很刚,后来完成了法律方面的确认,说我们的技术跟美国人没关系,100%属于英国,想卖谁卖谁,继续和华为做生意。

刚刚过去不久的两会,所提出的十四规划中,国家对芯片问题也做了明确的指导。

有关十四五规划行业的重点解读,在咱们启牛的高阶课中也会讲解,现在大家要先掌握好进阶课大的行业分类。

然后在去高阶学习重点行业的解读,并学会搭乘政策利好的顺风车!

所以同学们要按时完课,多多复习哦!

好啦,在末尾,同学们要相信:

我国的芯片行业,加大了zi金和人才的投zi力度,各方面所受到的限制都在快速减少,关键难点正在逐个攻破!

相信在不久的将来我国将会涌现出来像台积电一样优秀的芯片公司!今天的分享结束。

编辑 高山

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