制造一颗芯片需5000道工序 能否跳离美国IP核另起炉灶

本篇文章4469字，读完约11分钟

“核心”是如何制造的

2017年，中国集成电路进口达到3770亿件，同比增长10.1%；进口总额2601亿美元(约17561亿元人民币)，同比增长14.6%。2017年，中国商品进口为12.46万亿元，即集成电路进口占中国进口总额的14.1%，而同期中国原油进口总额仅为1500亿美元左右。中国在进口半导体芯片上的花费是原油的近两倍。

近年来，越来越多的人开始关注自主开发的芯片在中国的发展。如果你想成为中国的“核心”，你需要哪些步骤？

现状:半导体芯片的进口成本接近原油的两倍

也许不是每个人都知道集成电路，但许多人听说过摩尔定律。摩尔定律意味着，当价格不变时，集成电路上可容纳的元件数量将每18个月翻一番，性能也将翻一番。半个世纪前，英特尔创始人之一的摩尔提出了这一推测，至今已持续了50多年。

摩尔定律揭示了集成电路领域的发展速度。在这样的高速创新和发展中，集成电路产品不断降低成本、提高性能和增加功能。同样在这种高速发展中，国家之间在集成电路技术上的差距正在扩大。一些业内人士表示，如果中国想在主要集成电路领域赶上顶级公司，需要的不仅仅是时间，而是整个系统将得到改善。

根据海关总署的公开信息，自2015年以来，集成电路的进口值连续三年超过原油，两者之间的进口差额每年超过950亿美元。其中，2017年中国集成电路进口量达到3770亿件，同比增长10.1%；进口总额2601亿美元(约17561亿元人民币)，同比增长14.6%。2017年，中国商品进口为12.46万亿元，即集成电路进口占中国进口总额的14.1%，而同期中国原油进口总额仅为1500亿美元左右。中国在进口半导体芯片上的花费是原油的近两倍。

调查:有几十个门和几千个小类别的芯片

芯片是指带有集成电路的硅片，它非常小，通常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片组是一系列相互关联的芯片组合。它们是相互依赖的，结合在一起可以发挥更多的作用。例如，计算机中的中央处理器(cpu)、通信基站中的射频、基带和模数转换器(adc)等。是由多个芯片组合而成的更大的集成电路。集成电路是一种非常精密的仪器，其单位是纳米。一纳米是一毫米的千分之一。这需要非常严格和高标准的设计和制造过程。

有许多种芯片。新谋研究公司首席分析师顾文军告诉《北京青年报》记者:“就产品类型而言，芯片有几十种，小类有几千种；如果涉及到设备流程，就更是如此。美国在整体和全面上处于领先地位，但我们只是在一些领域取得了突破，这些领域不是核心和高端领域。例如，中国几乎没有内存、中央处理器、平板电脑、高端模拟芯片和电源芯片等领域。如果中国在研究和发展方面作出努力，可能会在一些小领域取得突破。”

跟进:通信基站中有数百个芯片

以运营商业务为例，通信基站设备是其最重要的产品之一，一个通信基站中的数百个芯片负责实现不同的功能。“简单地说，基站发射并恢复信号。恢复信号后，必须先进行码片滤波以稳定信号；然后有一个芯片来放大这个非常小的信号；然后用芯片进行分析处理；然后芯片负责传输和分发。基站的核心类似于一台计算机，可以实现多种功能，但它可以支持多部手机，因此速度更快，芯片也更复杂。”上面提到的人说。

其中，adc芯片是最典型的，目前中国还不能生产替代产品。adc芯片是一个模数转换芯片，负责将天线接收到的连续模拟信号转换成数字信号，用于通话或上网。目前，adc主要由Adriano和德州仪器提供。

在软件方面，eda仿真软件是另一个典型的例子。使用该软件，电子设计人员可以在计算机上设计芯片系统，大量的工作可以由计算机完成，并且可以实现多种产品的组合测试。如果没有eda仿真软件，就必须手工设计和测试，这将耗费无数的人力和时间。目前，已有十几款eda软件进入我国并产生了广泛的影响，其中大部分来自美国。

注意:制造一个芯片需要5000道工序

一位芯片制造领域的专家告诉《北京日报》，芯片的制造过程非常复杂，一条生产线涉及大约50个行业和2000-5000个工序。以铸造厂为例，有必要将“砂”提纯成硅，然后将其切割成晶体，然后加工成晶体。晶圆加工厂包括两个工序，前一个工序分为几个模块——光刻、薄膜、刻蚀、清洗和注入；后一个过程主要是封装-互连、布线和密封。其中，光刻是制造和设计之间的纽带。

这些过程中有许多是在独立的工厂中进行的，所使用的设备也需要特殊的设备制造商；使用的材料包括数百种特殊气体、液体和目标，所有这些都需要专门的化学工业。此外，集成电路的生产是在超洁净室中进行的，因此需要排气和/或きだよ0/气体净化系统。

据说集成电路是比航空航天更高的高科技。据业内人士称，这种说法并非不合理。“航空航天的可靠性估计为4个9和5个9(x个9代表系统正常使用时间与软件系统一年使用总时间的比率)。现在硅片材料的纯度将超过6 9。”

焦点:全球芯片几乎被美国、日本和欧洲所垄断

根据前瞻性研究所的报告，目前全球芯片仍以美国、日本和欧洲企业的产品为主，高端市场几乎被这三大地区所垄断。在高端芯片领域，由于国内厂商尚未形成规模效应和集群效应，其生产仍以“贴牌生产”模式为主。

截至2015年底，全球共有94家先进晶圆制造商，其中美国17家，亚洲71家(中国9家)，欧洲6家。日本在20世纪80年代处于领先地位，但自20世纪90年代以来，其全球半导体市场份额大幅下降。到2015年，只有三家日本芯片制造商跻身世界前20名——东芝、瑞萨电子和索尼。与此同时，东亚其他国家已经成为动态随机存取存储器市场的主要公司。三星galaxy和Husley目前是世界上第二大和第三大半导体公司。

根据美国半导体工业协会(sia)的最新统计，从2017年1月到2月，中国和美国的芯片市场份额分别扩大到33.10%和19.73%；日本和欧洲的芯片市场份额分别降至9.29%和9.12%。中国的芯片市场是世界上最大、增长最快的市场，但它对外国的依赖程度太高。

热点:英特尔一直是世界上最大的芯片制造商

自1993年1月以来，英特尔一直是世界上最大的芯片制造商。英特尔占个人电脑中使用的中央处理器的80%。熟悉的奔腾、赛扬、酷睿和其他处理器来自英特尔。目前，无论是从个人电脑、数据中心服务器还是物联网芯片来看，英特尔的年收入都在持续增长。

2016年，英特尔仍是全球最大的芯片供应商，芯片年销售额达到540.9亿美元，比2015年增长4.6%；市场份额达到15.7%。

在手机芯片领域，高通是另一个巨头。目前，除华为、三星等中国手机制造商外，其他所有安卓手机制造商都使用高通处理器。除了购买芯片的成本，高通公司还对每部手机收取专利费用。此前，魅族曾与高通公司一起出庭。魅族副总裁李楠表示，100多家手机制造商已经与高通公司签署了购买专利的协议。

亮点:中国三大半导体公司是华为、紫光和中兴

在国内，中国的半导体产业近年来也在加速发展。

据中国半导体工业协会统计，2017年中国集成电路行业销售额达到5411.3亿元，同比增长24.8%。其中，集成电路制造业增速最快，2017年同比增长28.5%，销售额达到1448.1亿元。设计行业和包装检测行业继续保持快速增长，增速分别为26.1%和20.8%，销售额分别为2073.5亿元和1889.7亿元。

根据海关总署的数据，2017年中国出口2043.5亿集成电路，同比增长13.1%；出口额为668.8亿美元，同比增长9.8%。

由半导体协会和工业和信息化部中国电子信息产业发展研究院发布的中国十大集成电路设计/制造行业最新排名报告显示，在中国十大集成电路设计企业中，华为的销售额为361亿元。排名第一；图尼斯占瑞以110亿元排名第二；中兴微电子以76亿元排名第三。接下来是华大半导体、智信微电子、丁晖科技、兰斯微电子、敦泰科技(深圳)有限公司、格科微电子和中兴微电子。

财务观察

中国能跳出美国的知识产权核心，开始一个新的炉灶吗？

一些专家说，中国的集成电路起步不算太晚，只比美国晚几年。但是，由于欧美技术封锁、国内历史问题等因素，目前欧美之间存在较大差距，短时间内难以赶上。

一位从业者告诉《北京日报》，从整个行业的角度来看，美国卡是“知识产权”。“围绕知识产权的战争更加激烈。即使你使用别人的技术，人们也有财产权。你不能绕过它来解决问题。”根据这些数据，ip核设计了数字电路中一些常见但复杂的功能模块，如fir滤波器、sdram控制器、pci接口等。，转换成具有可修改参数的模块。上述人士表示，“弯道超车”这个词在中国集成电路行业一直很流行，很多人都在想，是否有可能跳出美国的知识产权核心，开一个新的炉灶，发展一整套生态系统。但是这太复杂了。

许多业内研究人员表示，目前中国集成电路系统落后，整体改善需要从基础研究和人才培养两方面入手，这需要很长时间。“我们首先需要培养数学、物理和其他学科的基础人才。这些人长大后，将会培养出其他学科的人才。他们需要掌握工业设计等技术。”

案例演示

华为公司成立于2004年。其前身是华为集成电路设计中心，成立于1991年。目前，海力士总部设在深圳，在北京、上海、硅谷和瑞典设有设计分公司。其产品涵盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片和解决方案，已成功应用于全球100多个国家和地区；在数字媒体领域，已经推出了soc网络监控芯片和解决方案、可视电话芯片和解决方案、dvb芯片和解决方案以及iptv芯片和解决方案。华为HiSilicon产品被用于许多业务领域，如运营商业务和消费者业务，而普通消费者对此了解更多，因为华为手机上安装了麒麟处理器。目前，华为手机已经安装了mate系列、P系列和Glory手机。麒麟960还被外国媒体评为“2016年最佳安卓处理器”，优于高通处理器。海斯总统何廷博曾说:“我们开始做7纳米，我们也在跟踪这个行业，看这些更先进的5纳米技术。”

华为日立960被评为“2016年度最佳安卓处理器”

紫光展锐致力于开发一款具有国内自主可控架构的cpu

紫光展锐是紫光集团响应国家集成电路发展战略，通过资本运营和企业布局发展起来的。2013年12月，紫光集团收购了在美国纳斯达克上市的中国第一大通信基带芯片设计公司展讯通信有限公司和世界第三大通信基带芯片设计公司，并于2014年7月完成了对在中国纳斯达克上市的第二大通信芯片设计公司瑞迪科微电子有限公司的并购。2016年，紫光控股上海宏茂微电子有限公司规划了集成电路封装和测试领域。与此同时，2016年，紫光控股武汉长江存储有限公司，先后在成都和南京签订合同，建设存储器芯片和存储器制造厂，总投资近千亿美元。

据紫光展锐官方网站消息，2015年，紫光展锐与英特尔达成合作，开发基于英特尔x86架构的系统芯片并投放市场。目前，紫光展锐拥有员工5000多人，其中90%以上是R&D员工；全世界有16个技术研发中心。紫光展锐致力于自主可控架构的国产cpu的研发。

这个小组/记者文薇]

来源：搜狐微门户