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中美科技战打响:芯片之争

日期: 2018-04-26
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中美科技战打响:芯片之争

 

2018-4-26 青野云麓

 

中国是全球最大制造国,对芯片有巨大需求,每年采购的芯片占全球芯片市场份额约五成,如此巨大的市场是发展芯片产业的沃土。依托于这个庞大的市场中国正逐渐发展起全球知名的企业,这些走向国际市场的企业日益认识到核心技术和知识产权等的重要性,它们开始主动投入大量资源进行科技研发,而芯片作为企业的核心竞争力正成为科技企业关注的重点,近年来在全球PCT专利申请量方面中国企业屡屡进入排行榜前列,这无不体现出中国企业在核心技术研发方面实力的提升。

在人才方面,中国向来是一个重视教育的大国,每年产生了大量的科技研发人才,而且随着这个国家迅速向前发展以及当下正持续推进的产业升级为人才提供了大量机会正吸引全球优秀的人才加入。



中美科技战打响:芯片之争



在芯片产业方面中国已取得一些成就,在当下备受关注的手机、平板电脑、穿戴设备产业方面均产生了行业内的芯片设计企业,部分芯片企业如瑞芯微、展讯等已成为国际知名企业谷歌、三星的芯片供应商,华为海思在技术方面正逐渐追上手机芯片霸主高通,华为海思同时也正为该公司的通信设备提供芯片。


在存储芯片产业方面,中国已开始起步,国内三大存储芯片企业长江存储、合肥长鑫、福建晋华等正加紧建设它们的存储芯片厂房,当下正开始部署生产机台,争取在今年开始投产存储芯片。此外在CMOS等方面通过收购全球知名的OmniVision获得了基础技术,中国芯片产业在众多行业方面打下了基础。


早在数年前受棱镜门等的影响,中国认识到了芯片产业对于信息安全的重要性于2014年成立了集成电路产业基金支持国内的芯片产业发展,在这次中美科技竞争中让中国认识到了自主创新的重要性情况下,中国对芯片产业的支持力度必然会进一步加大。


中美科技战打响:芯片之争


在过去数年,中国吸引了数量众多的海外科技人才回流,正是因为这里提供了极为丰富的创业机会以及国家对芯片产业的高度重视,如今在中美科技竞争的影响下当下高度繁荣的芯片产业将获得进一步发展,这将有利于吸引更多人才的加入,加速这一行业的发展。


对于企业来说,美国对中兴的禁令给它们提了个醒,在任何时候都要为自己准备一条后路,而不应完全寄托于依赖他国企业,在这方面华为显然是其中最有前瞻性的一个。多年前,华为还远较爱立信、阿尔卡特等弱小的时候就介入了芯片行业为自己的通信设备研发芯片,并在2004年成立了华为海思,如今在中美竞争的背景下华为海思正成为华为的重要底牌;在谷歌持续收紧对Android控制权的时候,华为已在2012年开始研发自己的手机操作系统。

 


中美科技战打响:芯片之争


中美竞争的影响势必迫使企业对核心技术研发越加重视,而作为重要核心技术竞争力之一的芯片产业必将成为企业的重要投入方面,近期阿里巴巴宣布开发自己的AI芯片就可以看出这些互联网企业对芯片的重视,在当下已取得成就的基础上将会取得更多的成绩。


对于一个国家、一个企业来说,危机何尝不也是一种机会呢?或许这次中美科技竞争给中国带来的紧迫性反而成为中国芯片产业大发展的一个契机,而已拥有芯片产业基础的中国或许会进入自主创新发展的新阶段。



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干货详解:是什么让我们芯片产业发展难与世界顶级芯片比肩

作者/123军情观察室


中国民用级芯片严重依赖进口已经不是一天两天,从小到手机芯片,大到超级计算机CPU,我们都很依赖国外,可以说就是美国。所以在这次中美贸易摩擦中,美国就对中国中兴公司进行了禁止向其提供芯片7年的处罚。据相关数据分析,我国每年光花费在芯片进口上的钱就有将近2000亿美金,折合成人民币就有差不多14000亿元,而贵州省2017年的GDP总量也不过13500多亿。或许,没有多少人了解集成电路(芯片是内含集成电路的硅片)。


但许多人都知道摩尔定律,它是指当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。也就是说在集成电路这个领域,产品持续保持低成本高性能的发展趋势。就在这样的高速发展中,世界各国的发展水平有了比较大的差异。而根据海关总署最新的数据分析,集成电路相关的进口从2015年起已经连续三年超过原油进口金额。所以说在国内互联网公司如火如荼发展的背后是我们对芯的依赖。更重要的是,现在想提高国内芯片的生产水平需要的不止时间,而是整个系统性提升,可以说相当难,甚至可以说比造航天飞机还要难。说到这,大家也就可以知道我们为什么对美国芯片有这么大的依赖了。


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所以说在贸易摩擦的关键时刻这个就成了别人可以使用的一把刀。看到这,肯定会有人问为什么这么难?真的比造飞机还要难吗?答案是肯定的。一位芯片领域的专家表示一条芯片生产线大约涉及50多个行业,需要2000到5000道复杂的工序。在硅片制造中,最重要的一步就是光刻,它是制造和设计的纽带。一片芯片大约只有指甲盖大小,但其中却含有千万电线,并且要保持纹丝不变,精准度极高的光刻机才可以完成它。可以这样说,光刻机的精度决定了芯片的上限。


纵观全球,目前能够提供光刻机的企业也只有ASML、尼康和佳能三家,ASML(荷兰费尔德霍芬的半导体设备制造商,其主要产品是用来生产大规模集成电路的核心设备曝光机,在世界同类产品中有90%的市占率)更是垄断了顶级光刻机市场。


位于上海市浦东新区的上海微电子装备公司(SMEE)是国内目前最好的光刻机生产商,好不夸张的说,它与中国C919大飞工程可以等量齐观(小小芯片就是这么厉害)。



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SMEE目前最好的技术是可以生产90纳米的芯片,这个水平相当于国外在2004年的技术水平,现在他们已经可以将芯片做到十几纳米了,至少我们在这一方面落后西方国家将近十年。大家可以看到全球生产光刻机最好的这几个企业几乎都是照相机设备生产商,而且都有悠久的历史和强大的技术积淀。但是在我国,根本没有相关的设备制造商。光刻机的生产过程又偏偏对打磨等技艺要求极为苛刻,镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀。上海微电子装备公司总经理表示"同样一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。"在德国的工厂,可以经常看到祖孙三代一块工作。除此之外,光刻机的制造需要极其稳定的光源,光学系统相当复杂,这也是一个很大的技术难关。SMEE最好的光刻机包含13个分系统,3万个机械件,200多个传感器。



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所以有好的镜片和光源,但是没有机械精度,一切都是白搭。据说在光刻机内有两个工作台,一个搭载底片,一个搭载胶片,工作时两个需要同时运动,加速度相当于导弹,且误差要在2纳米以下。光刻机在工作中,一旦其中任何一个部件发生故障,那么整个光刻机都将无法正常工作(三万多个机械件保持健康运行也不简单啊)。上海SMEE公司是在2002年成立,宗旨是为了填补我国在这一领域的技术空白。经过近二十年的发展,SMEE目前已经可以生产出质量不错的光刻机,虽然比不上世界一流制造商的水平,但终究是进步了。光刻机以及其他高科技产品的生产,归根结底是需要人才,人才是决定因素。曾经有德国工程师极其尖锐的指出给你们全套图纸也生产不出好的光刻机。合抱之木,生于毫末,九层之台,始于足下。中国光刻机之路需要的是久久为功和坚持不懈。



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中美“科技战争”:中兴被禁后,日本却干了一件超出美国预料的事

作者/喻子瞻


美国发动“科技战争”,让国人看到自己国家工业的软肋,芯片行业同航空发动机一样,都是现代工业皇冠上的明珠,是衡量一个国家科技水平、工业实力的重要标志之一。中国在芯片领域和航空发动机全面落后于美国是不争的事实,因美国禁止无法购买先进的发动机、国产涡扇-15发动机迟迟没有交付,歼-20隐身战机也一直没有达到最高性能。现在美国开始对中国进行芯片禁售,会影响到歼-20吗?


歼-20 这样的担心其实是多余的,美国在军用高端芯片上一直都是对中国实施禁运,中国的武器装备上的芯片都完全国产化,中国电科研发的部分芯片在性能上部分已经达到国际顶尖水平,完全可以满足歼-20等新型武器装备的使用。但是国产高端芯片仍有一些缺陷,导致无法在市场上同美国的产品竞争,比如说,中美企业生产性能相当的两款芯片,美国企业可以做到体积更小,能耗更低,更适用于对外观、能耗要求更高民用市场。



中美科技战打响:芯片之争


中国制造的芯片 而中国企业的芯片体积稍大、能耗稍高,但是对于军用武器装备来说,没有什么大的影响。这也是为什么中国电科的雷达产品可以达到世界顶尖水平的原因。但是,在FPGA和高速AD/DA芯片领域,中国同美国的差距还是很明显,这也是这次中兴被美国“卡死”的核心原因。中美的这次贸易战实际上就是“科技战争”,美国对中国下手的招招都是直逼中国高速增长的科技产业,芯片产业是其中核心之一。


日本东芝 与此同时,中美“科技战争”在全球发酵,4月22日,日本东芝宣布,中止美国企业收购东芝芯片半导体业务的计划。日本宣布的理由是,因为还没有通过中国反垄断的审查。分析称,实际上,中国目前虽然没有通过美国企业收购东芝的审查,但也没有制止这项收购。



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东芝在此时宣布停止出售,是因为中美正在“科技战争”,无疑会对日本芯片半导体行业利好,东芝芯片半导体现在出售给美国企业,不但不会赢得更多订单,反而会因为中美科技战成为美国率先牺牲的对象。在这关键时候,一边是竞争对手美国,一边是拥有全球54%芯片市场的中国,日本芯片半导体企业靠中国还是靠美国,精明的墙头草自然能感受到风向。


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