芯片概述及中国高端芯片发展现状

芯片概述及中国高端芯片发展现状

一、何谓芯片？

要了解芯片，首先要明白“集成电路”和“半导体”两个概念。1958年9月12日，在美国德州仪器公司担任工程师的“杰克·基尔比”发明了集成电路的理论模型。1959年，曾师从晶体管发明人之一肖克莱率先创造了掩模版曝光刻蚀方法，发明了今天的集成电路技术。而半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、砷化镓等，用于制造芯片。

我们所说的集成电路指的是采用特定的制造工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及元件间的连线，集成制作在一小块硅基半导体晶片上并封装在一个腔壳内，成为具有所需功能的微型器件

芯片是指内含集成电路的半导体基片（最常用的是硅片），是集成电路的物理载体。

二、中国芯片发展现状

目前中国芯片发展现状可用四个词概括：发展很快，落后两代，技术受限，产品低端。

中国芯片制造工艺落后国际同行两代。中国目前只能量产28纳米级芯片，而国外可完成7纳米级产品制造；产能严重不足，50%的芯片依赖进口；同时中国的产能和需求之间结构失配，实际能够生产的产品，与市场需求不匹配；长期的代工模式导致设计能力和制造能力失配、核心技术缺失；投资混乱、研发投入和人才不足等问题，导致中国集成电路产业目前总体还处于“核心技术受制于人、产品处于中低端”的状态，并且在很长的一段时间内无法根本改变。

为什么中国制造不出高端芯片？先要了解芯片制造过程。芯片制造主要分为三大环节：晶圆加工制造、芯片前期加工、芯片后期封装。其中技术难度最大最核心的是芯片前期加工这个环节，分为上百道制程，每道制程都有相应的装备。在这些装备里面，技术难度最大的就是光刻技术。中国半导体技术主要是在第一和第三环节。第二个环节中的技术装备大部分处于空白，所以高端的整个芯片都需要进口。

光刻机精度，芯片制造的卡脖子环节

制约集成电路技术发展的有四大要素：功耗、工艺、成本和设计复杂度，其中光刻机就是一个重中之重，核心技术中的核心。

一些装备由于其巨大的制造难度被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号，最主流的说法是两大装备：航空发动机和光刻机，最先进的航空发动机目前的报价在千万美元量级，但是最先进的光刻机目前的报价已经过亿美金。

芯片的集成程度取决于光刻机的精度，光刻机需要达到几十纳米甚至更高的图像分辨率，光刻机的两套核心系统——光学系统和对准系统的精度越高，可以在硅片上刻的沟槽越细小，芯片的集成度越高、计算能力越强。

目前，世界上80%的光刻机市场被荷兰公司占据，高端光刻机也被其垄断。中国在努力追赶，但是目前仍与国外存在技术代差，比美国差两代、比美国的盟国差一代——但是这不是说我们的追赶不重要，如果我们不做出来，国外就可以想怎么卖就怎么卖，卖不卖、卖啥型号、卖多少钱都不由我们，而我们做出来了，国外更高精度的设备就会卖给我们，价格也相对实惠很多。中国最近5年芯片进口以每年20%的幅度增长，到2018年时达到3100亿美元，折合人民币约2.095万亿元，芯片的进口额已超过能源与矿石的进口额成为第一大进口商品。去年、今年接连爆出的中兴、华为事件之后，半导体被卡脖子的教训深刻，已经成为国内科技行业发展的瓶颈。芯片产业从来没有像今天这样，受到媒体、公众甚至国家高层如此迫切的重视。政策层面已经开始落实，各地方政府及社会资本也在积极推进，中国半导体产业迎来了爆发式发展的前夜。一批优秀的半导体企业脱颖而出，IC设计、晶圆代工、封装测试、半导体材料、半导体专用设备等细分领域涌现出领头企业，部分企业甚至成为细分领域的世界翘楚。这些企业代表了中国集成电路产业崛起的雄心。与此同时，以大基金为代表的政府引导基金不断涌现，社会资本不断涌入，一些优秀的投资人正通过资本力量为中国芯片产业注入一股新鲜血液。