很多人可能会纳闷,明明中国的科技水平在环球已经算是很不错的了,为什么会被一颗小小的芯片难住?难不成芯片技能比“两弹一星”还要难?
两弹一星客不雅观地说,两弹一星和芯片的难度是不能相提并论的,由于它们压根是两码事。两弹一星指的是
核弹(比如:原子弹、氢弹),导弹和人造卫星。能否制造出核弹,有一个非常主要的成分:核材料的生产。二战期间,英国就由于原材料的生产跟不上,终极选择和美国互助;而德国也正是由于量子力学奠基人海森堡对原材料的打算出错,让他认为德国所节制的原材料不足,而终极没制造出原子弹。

以是,一个国家是否可以制造出原子弹,很大程度上取决于核弹原材料的制备能力。由于环球各国对付核弹原材料的监控十分密切,这也导致很多国家没有办法节制足够多的核弹原材料。因此,拥有核武器的国家就很少。
制造芯片有多难?可是芯片的制造事理就和原子弹完备不同的,芯片制造属于精密制造,可以说是当代工业技能的皇冠,那到底有多精密呢?
我们常听到的5纳米芯片,7纳米芯片,这里的“纳米”是10^(-9)米,大概便是原子大小的10倍旁边,它指的是芯片中“栅极的厚度”,栅极属于专有名词了,不懂也没事,你只须要记住,一颗米粒上就可以排列上亿个晶体管。就拿最新的华为麒麟9000的芯片来说,它就属于5纳米工艺制程的,这颗芯片上集成了153亿个晶体管。
要加工这么一颗芯片,至少须要几百乃至上千道工序,涵盖了几十门学科的知识,涉及到的制造设备更是数不胜数,包括精密光学、精密化工和精密机床等当前各领域中最顶尖的技能。一样平常来说,制作芯片一共要分为三个步骤,我们就以手机芯片为例。
第一步:设计有一家叫做ARM的公司会有很多根本款,有需求的企业可以买来在这个根本款上设计,设计所须要用的软件是EDA,环球EDA软件一共三家,两家在美国,一家是德国企业,但总部在美国。也便是说,从设计开始,有大量的专利节制在美国企业的手里。
第二步:制造
设计好图纸后,就要交给制造芯片的企业,目前环球在这个领域最顶尖的是台积电,制造所须要的仪器叫做光刻机。全天下最顶尖的光刻机来自于荷兰的ASML,光刻机上就有大量的技能集成,须要各国的顶尖企业来供货。由于美国在这方面有大量的技能积累,因此,这里很多技能都属于美国企业。
第三步:封测
封测说白了便是给芯片加个保护套,再测一下是不是好用,我们国家在这个方面并没有掉队,相反还做的不错。
这里只是粗略地先容这三个步骤,实际上远比你想象中的要繁芜得多。就拿制造这个步骤来说,在制造过程中,还会涉及到了质料提纯问题。便是把二氧化硅转化成多晶硅,然后再把多晶硅提炼成单晶硅,末了把单晶硅切成一个个小圆盘,这也被我们称为:晶圆。而制造说白了便是在晶圆按照设计图纸安排这个元器件。这里对多晶硅的纯度哀求很高,须要达99.999999999%,这个技能这天本做的比较好,我们国家还做不出如此纯度的晶圆。
除此之外,晶圆须要做到足够平整,这个也须要永劫光的技能积累。再比如:在制造过程中还须要许多其他的材料,比如:光刻胶,这方面也这天本也是做的比较好。
以是,制作一颗芯片,实际上须要用到大量的技能,个中的技能都属于高度机密的,涉及到许多国家的企业,紧张以美国企业为主,还有一部分的欧美和日本企业,它们都是几十年来逐渐积累下来这些技能,有极其强的技能壁垒。
中国芯片的寻衅
之前华为的海思在十几年内做到半导体top10已经震荡了许多西方国家,这才使得华为海思引来了美国的卡脖子,但我们要知道的是华为海思也仅仅是用EDA软件设计出了足够精良的芯片,但还不能自己制造。因此,要想绕过这些技能壁垒,自己做出一颗高真个手机芯片是很困难的事情,不是一朝一夕的。须要我们国家的技能职员同心协力,花费许多年的韶光来占领几千乃至是几万个技能难题,这会是一个极其浩大的工程。
虽然前路漫漫,且很丢脸到尽头,但是半导体技能对付一个国家而言的主要性不言而喻。因此,无论有多难,我们都有必要去占领它,即便是付出再大的代价。