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國產(chǎn)芯片和發(fā)達國家的芯片差距有多大?我們離“中國芯”有多遠?

工業(yè)4俱樂部 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-07-24 15:46 ? 次閱讀
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國產(chǎn)芯片和發(fā)達國家的芯片差距有多大?我們離“中國芯”有多遠?芯片的發(fā)展趨勢如何?7月20日在珠江科學大講堂上,廣東省半導體產(chǎn)業(yè)研究院黎子蘭博士分析了中國半導體芯片困局和發(fā)展趨勢。

芯片有多重要?

就像社會的“神經(jīng)系統(tǒng)”

芯片是“何方神圣”?為何如此重要?廣東省半導體產(chǎn)業(yè)研究院黎子蘭博士表示,“它實際上起到了現(xiàn)代社會神經(jīng)系統(tǒng)的作用,如果把社會比喻為人,芯片就負責思考、感知、通訊,甚至控制著一部分的能源,比如功率芯片控制了電能、電壓、交流、直流等,因此對現(xiàn)代社會非常關鍵”。

黎子蘭表示,未來所有的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,相當部分是由半導體芯片支撐實現(xiàn)的,“比如物聯(lián)網(wǎng)5G、汽車電子人工智能AI、AR、VR、區(qū)塊鏈都需要半導體芯片”,他表示,以汽車和手機為例,電子產(chǎn)品在汽車中分布廣泛,汽車電子占汽車成本的比例逐年提升。有資料顯示,汽車電子占整車的成本達30%以上,未來隨著電動汽車和無人駕駛技術的成熟,汽車電子所占的成本將達到50%以上,成為汽車智能化的關鍵部分。智能手機基本上是由芯片和顯示屏等部件組成,“中國生產(chǎn)了全球77%的手機,并且擁有多家領先品牌,作為優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),卻只有3%的芯片是國產(chǎn)”。

未來的電動汽車對半導體的需求激增,功率半導體首當其沖,目前基本依賴進口

有資料顯示,2017年中國芯片的進口額高達2600億美元,超過原油位列進口產(chǎn)品第一,但國產(chǎn)芯片僅占國內市場份額10%左右。

國產(chǎn)芯片和發(fā)達國家的芯片

差距有多大?

全球電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

“國產(chǎn)芯片和發(fā)達國家的差距是多方面的、立體的”,黎子蘭向南都記者表示,中國的電子產(chǎn)品制造業(yè)僅次于美國,但是電子產(chǎn)品的芯片卻嚴重依賴進口。“不論是芯片的設計、生產(chǎn)設備,還是制造材料、制造工藝等都存在很大差距”,黎子蘭說。

芯片的設計離不開設計軟件即EDA,全球前三大的EDA企業(yè)都是美國企業(yè),有數(shù)據(jù)顯示,美國的設計公司在市場占比高達69%。設備上,全球最重要的半導體設備***是荷蘭生產(chǎn),但設備所需的部分核心零部件是美國廠商生產(chǎn)。硅片是制作集成電路的重要材料,通過對硅片進行光刻、離子注入等手段,可以制成集成電路和各種半導體器件。日本在半導體生產(chǎn)材料上優(yōu)勢明顯,有資料顯示,世界前兩名集成電路用硅片制造商是日本信越和SUMCO,占全球60%以上;這兩家企業(yè)生產(chǎn)的大尺寸硅片(200毫米和300毫米)占全球的70%以上,形成絕對壟斷和極高的技術壁壘。

我們離“中國芯”有多遠?

我們離“中國芯”還有多遠?黎子蘭表示,華為的麒麟芯片很了不起,但是半導體芯片行業(yè)覆蓋面廣,細分領域多,光有一個麒麟芯片,或是某個點的突破是不夠的,需要很多方面,大家共同的努力?!叭绻幸惶?,我們能夠生產(chǎn)出很多的芯片和產(chǎn)品,別人不得不用的時候,中國的芯片就崛起了,如果能夠做到你中有我,我中有你,大家都離不開的時候,"中國芯"就到來了”。

“全球半導體芯片產(chǎn)業(yè)競爭最終比拼的是創(chuàng)新的效率,”黎子蘭分析道,“如果你的產(chǎn)品性能只有其他產(chǎn)品的一半,還停留在上一個技術階段,就賣不動了”。

發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)是產(chǎn)業(yè)轉型升級的必經(jīng)之路,“目前人工智能很重要的一個企業(yè)是半導體芯片企業(yè)英偉達,因為人工智能對計算能力要求非常高”,黎子蘭說,但半導體產(chǎn)業(yè)關聯(lián)廣泛,“目前我國與發(fā)達國家在各領域都存有差距,全面追趕上有一定挑戰(zhàn)”。

如何實現(xiàn)“中國芯”?黎子蘭表示,首先要進行合作,半導體行業(yè)是全球頂尖專家?guī)资甑墓餐Y晶,沒有任何一個國家在全產(chǎn)業(yè)鏈都做到完全自主,求創(chuàng)新、求突破,首先要尋求合作。然后是創(chuàng)新,“創(chuàng)新是最有用的,在創(chuàng)新中做出全新的或更強的產(chǎn)品,別人的產(chǎn)品才可能基于我們的產(chǎn)品和技術”,黎子蘭說,“創(chuàng)新幾乎是唯一的道路”。

未來

半導體的發(fā)展趨勢

半導體芯片涉及不同的材料和功用,根據(jù)未來應用的方向,分成很多種類型,最大的類別是數(shù)字電路,還有訴求多元、功能為王的類別,包括模擬電路、分離電路、光電等。

“數(shù)字電路的主旋律是微縮,對于數(shù)字電路,器件越小,數(shù)目越多,開關速度越快。而數(shù)字電路從一個技術代演進到另一個技術代,大概只花兩年時間,”2004年左右最先進的工藝尺寸是65納米,現(xiàn)在最先進的技術已達10納米,“紅細胞是7000納米,而半導體器件最核心的特征尺寸已經(jīng)達到10納米,數(shù)字電路微縮是對設備和工藝的極限挑戰(zhàn)”,黎子蘭說。

微縮:數(shù)字電路的主旋律

器件的微縮還導致結構向三維方向發(fā)展,這是數(shù)字電路的第二個趨勢?!叭N重要的數(shù)字芯片Logic、DRAM和FLASH,特征都是三維,今天三星推出的最新產(chǎn)品是96層,這實在太了不起了”,黎子蘭表示。1965年英特爾創(chuàng)始人之一高登·摩爾曾表示,芯片的晶體管數(shù)目每兩年翻一番。“摩爾定律其實是對數(shù)字電路微縮規(guī)律的總結”,黎子蘭說,“至今摩爾定律已問世50多年,意味著至少翻了25次方,一個芯片上的晶體管數(shù)量最多超過100億顆,可以實現(xiàn)非常強大的功能。”

高登·摩爾(Intel創(chuàng)始人之一)曾表示,芯片的晶體管數(shù)目每兩年翻一番

另外一類是訴求多元、功能為王的第一、二、三代半導體,包括模擬電路、分離電路、光電等?!耙驗閼脧V泛,這一塊對經(jīng)濟的重要性不亞于數(shù)字電路,在很多方面都起到重要作用”,黎子蘭表示。

新的材料可以大幅提高原有產(chǎn)品的性能,或實現(xiàn)原來無法實現(xiàn)的功能。第三代半導體材料(如GaN)在光電顯示、電力電子、RF器件等方面極具潛力和前景。Si功率器件已到極限,第三代半導體剛興起,所使用的GaN功率器件品質因子是Si的1130倍,“GaN功率器件將帶來電力電子的革命”,黎子蘭說。

“未來會超越摩爾定律,提高性能和實現(xiàn)新的功能”,黎子蘭表示,從以往單純追求微縮,開始轉變?yōu)閷崿F(xiàn)新的不同功能,“例如在microLED顯示、通訊基站和雷達電子等領域,通過材料、器件結構等創(chuàng)新實現(xiàn)更加龐大和先進的功能,這是半導體芯片創(chuàng)新的重點,也是機遇,而且對設備的要求沒有那么夸張”,例如,從九十年代商業(yè)藍光LED出現(xiàn)開始,GaN材料開始引起公眾關注,應用越來越廣泛?!暗珨?shù)字芯片和其他類型的芯片不是分離發(fā)展,另外一個重要趨勢就是將它們在系統(tǒng)級別進行更強的整合”。

“總而言之,半導體芯片的未來是微縮、超越微縮和融合”,黎子蘭表示。

半導體芯片發(fā)展趨勢

背景

關鍵核心技術是國之重器

******在7月13日召開的中央財經(jīng)委員會第二次會議上指出,關鍵核心技術是國之重器,對推動我國經(jīng)濟高質量發(fā)展、保障國家安全都具有十分重要的意義,必須切實提高我國關鍵核心技術創(chuàng)新能力,把科技發(fā)展主動權牢牢掌握在自己手里,為我國發(fā)展提供有力科技保障。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)崛起,半導體芯片迎來了前所未有的黃金時期。我國要大力發(fā)展新一代信息技術、高端裝備制造、綠色低碳、生物醫(yī)藥、數(shù)字經(jīng)濟、新材料、海洋經(jīng)濟等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),必須掌握半導體芯片的核心關鍵技術。

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原文標題:“芯病”怎么治?我們離“中國芯”有多遠?

文章出處:【微信號:industry4_0club,微信公眾號:工業(yè)4俱樂部】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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