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光刻機(jī)難造,“芯”基建昂頭

2020-06-03 09:22 牛得汀EO

導(dǎo)讀:“芯片是信息產(chǎn)業(yè)的核心、現(xiàn)代工業(yè)的靈魂,是保障國(guó)家安全、支撐經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。芯片強(qiáng)則產(chǎn)業(yè)強(qiáng),芯片興則經(jīng)濟(jì)興?!薄铝ξ骷瘓F(tuán)董事局主席胡成。


隨著中美貿(mào)易摩擦的持續(xù)升級(jí),美國(guó)在高科技領(lǐng)域?qū)χ袊?guó)的封鎖愈加嚴(yán)格,“國(guó)產(chǎn)替代”成為新時(shí)期最強(qiáng)音。新基建核心是算力,涉及到人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等幾乎新基建的所有領(lǐng)域。算力的重要性無需多言,但要想獲得強(qiáng)大的算力則離不開先進(jìn)的芯片。

近年來中國(guó)科技企業(yè)如華為、阿里巴巴、百度等在AI芯片不斷加大研發(fā)投入,與以NVIDIA為代表的海外芯片領(lǐng)頭羊企業(yè)在芯片設(shè)計(jì)上的差距越來越小。

但剛才提到的,其實(shí)都是芯片設(shè)計(jì)。然而,即使中國(guó)掌握了全球頂尖的芯片設(shè)計(jì)技術(shù),我們還面臨一個(gè)更巨大的問題:沒辦法把先進(jìn)的芯片造出來。

要想制造先進(jìn)的芯片必須要有頂尖的光刻機(jī)。

知乎有個(gè)熱議的問題:光刻機(jī)和氫彈哪個(gè)更難搞?從問題就能看出光刻機(jī)的制造難度有多大。當(dāng)前最先進(jìn)的光刻機(jī)是由荷蘭ASML公司制造出的EUV光刻機(jī)3400C,每臺(tái)售價(jià)達(dá)1.2億美元,重180噸,零件超過10萬(wàn)個(gè),運(yùn)輸時(shí)能裝滿40個(gè)集裝箱,安裝調(diào)試時(shí)間超過一年。

EUV光刻機(jī)3400C

EUV光刻機(jī)集合了數(shù)學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、高分子物理與化學(xué)、表面物理與化學(xué)、精密儀器、機(jī)械、自動(dòng)化、軟件、圖像識(shí)別領(lǐng)域的頂尖技術(shù),制造難度之大無法想象。因此中國(guó)在90年代時(shí)選擇了“造不如買,買不如租”的策略,導(dǎo)致大量進(jìn)口芯片,養(yǎng)肥了Intel,國(guó)內(nèi)自有的芯片產(chǎn)業(yè)卻被摧毀。

中國(guó)目前最先進(jìn)的光刻機(jī)生產(chǎn)商是上海微電子裝備公司(SMEE),它可以做到的最精密的加工制程是90nm,相當(dāng)于2004年最新款的Intel奔騰四處理器的水平,差不多落后了15年。

而到了近年來中美貿(mào)易戰(zhàn)時(shí)候,美國(guó)更是限制封鎖了大量高端科技的“卡脖子”技術(shù)。中國(guó)的半導(dǎo)體工藝始終發(fā)展緩慢,光刻機(jī)被禁售是一個(gè)主要因素,國(guó)內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)完全依賴進(jìn)口。中芯國(guó)際在2018年向ASML采購(gòu)了一臺(tái)EUV光刻機(jī),但在美國(guó)的阻撓下至今未到貨。

只有不依賴別人,才不會(huì)受制于人。美國(guó)對(duì)中興、華為等企業(yè)進(jìn)行的制裁,無疑是敲響了警鐘。

事實(shí)上,近年來半導(dǎo)體一直熱度不斷,從大基金一期到大基金二期,國(guó)家投入到半導(dǎo)體的資金十分龐大:大基金一期首期募集到1387.2億元,撬動(dòng)超5145億元社會(huì)融資。

億歐數(shù)據(jù)梳理了大基金一期的部分標(biāo)的,以當(dāng)前市值除去投資時(shí)市值,計(jì)算得出中位投資增幅達(dá)158.24%,其中兆易創(chuàng)新和北方華創(chuàng)等表現(xiàn)搶眼的企業(yè)更是分別達(dá)到405.97%和321.73%的增幅。

2020年4月28日,國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期(大基金二期)和上海國(guó)盛集團(tuán)完成了首個(gè)投資項(xiàng)目“紫光展銳項(xiàng)目”的投資,共注資45億元。

紫光展銳——虎賁T7520

雖然我國(guó)已在半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步,但由于光刻機(jī)及歷史因素,我國(guó)半導(dǎo)體集成電路工藝與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有著不小的差距,但在歷史的長(zhǎng)河里,我們用芯片的代價(jià)爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間,換回了世界頂級(jí)的計(jì)算力基礎(chǔ)設(shè)施——云計(jì)算。作為新基建的橋梁,云計(jì)算則能夠進(jìn)一步刺激我國(guó)半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的迅速發(fā)展。

同時(shí),集成電路也和新基建息息相關(guān),是新基建的底層支撐力。無論是5G基建、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心,還是人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),都離不開芯片的算力、數(shù)據(jù)處理能力。比如5G基站需要基帶芯片、FPGA芯片、光通信芯片;云計(jì)算需要CPU、GPU、NPU;充電樁需要功率芯片、電源管理芯片、控制芯片等等。

兩會(huì)建言“芯”基建

新基建的七大領(lǐng)域其實(shí)是建立在芯片基建的基礎(chǔ)之上,強(qiáng)化國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代刻不容緩,但是這不是一朝一夕能夠?qū)崿F(xiàn)的,需要長(zhǎng)期有目標(biāo)規(guī)劃的持續(xù)發(fā)力,2020年兩會(huì)期間,人大代表委員們提供了不少解題的建議和對(duì)策。

中國(guó)工程院院士、中星微集團(tuán)創(chuàng)始人鄧中翰建議由國(guó)家全力推進(jìn)芯片等“卡脖子”領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)自主替代工作,更好發(fā)揮政府作用,有效彌補(bǔ)市場(chǎng)失靈;對(duì)國(guó)產(chǎn)自主產(chǎn)品進(jìn)一步減免增值稅;加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

傳感器芯片領(lǐng)域,中國(guó)四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)向曉波建議大力發(fā)展我國(guó)自主半導(dǎo)體MEMS傳感器芯片核心技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化,目前MEMS半導(dǎo)體傳感器制約著我國(guó)工業(yè)裝備安全自主可控發(fā)展。

關(guān)于汽車芯片,民革中央在《加快車規(guī)級(jí)芯片研發(fā),推動(dòng)新能源車與儲(chǔ)能發(fā)展》的提案中提到,車規(guī)級(jí)芯片被國(guó)外廠商壟斷,我國(guó)應(yīng)該集中力量支持技術(shù)路線明確的芯片研發(fā)項(xiàng)目,將車規(guī)級(jí)芯片技術(shù)突破列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車專項(xiàng)計(jì)劃重點(diǎn)研究任務(wù)。

集成電路人才的培養(yǎng)話題也愈發(fā)受到重視。全國(guó)政協(xié)委員、中科院微電子所副所長(zhǎng)周玉梅,全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)科學(xué)院院士郝躍均呼吁加快集成電路一級(jí)學(xué)科的設(shè)立。

結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)用芯片的代價(jià)換回了云計(jì)算的珠峰,但如果不是當(dāng)年借助美國(guó)的芯片讓PC在中國(guó)普通家庭里快速普及,就不會(huì)有上億的互聯(lián)網(wǎng)人口,也不會(huì)有如此多龐大的數(shù)據(jù),阿里、華為、百度等也就不會(huì)有建立大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。在美國(guó)云計(jì)算公司如亞馬遜、谷歌、微軟等的全球擴(kuò)張浪潮中,我們可能無法占到一席之地。

用塔勒布的話來說:“這是一個(gè)不確定的世界,不要妄圖預(yù)知未來。我們需要不斷的試錯(cuò),迭代,在變化中不斷的適應(yīng)改變自己,當(dāng)下就是最好的時(shí)光?!?/p>