国产芯片自主研发面临怎样的挑战?

发布时间:2020-06-03 14:16:26     浏览:2268

说起芯片,最近最热门的话题应该就是美国实施禁令阻止华为芯片批量生产的事件了,或许有人会疑问,为什么美国颁布禁令就能压倒中国芯片发展?其实,无论哪个国家,芯片从0到1的制作过程都不会是自己独立完成的,芯片的制作流程分为技术设备、原材料、IC设计、晶圆代工、封装测试等,每个流程都有专属的技术门槛。

技术设备

芯片制造设备拥有很多工序,可分成晶圆制造、封装测试等流程。晶圆制造设备又分成刻蚀机、光刻机、薄膜沉机械设备、CMP机械设备、检测仪器等。在这当中,光刻机机械设备在芯片制造中是技术难度最高的机械设备之一,。荷兰ASML公司就是完全垄断市场芯片行业市场的高端制造机械设备。

现如今,国产光刻机生产制造芯片能力在90-60nm之间,而ASML公司的最高芯片制造在5nm之间,技术应用相差甚远。这也是现在中国芯片生产制造发展的主要难点,中国要想发展更高精密的芯片,ASML公司就是中国唯一可替代的公司。但是,ASML公司的EUV光刻技术中紫外光设备技术是应用美国技术实现制造,因此高端光刻机便是美国压制中国芯片发展的绊脚石。

原材料

芯片制造需用的原材料有很多,其中主要包括硅单晶、电子气体、砷化镓、工艺化学试剂、光刻胶、光刻胶、除胶剂、CMP、掩模板等原材料。其中硅单晶是芯片制造过程中最重要的原材料。纳米级别的芯片制造,对硅单晶的纯净度和平整度要求都是非常高的,因此生产制造硅单晶并不容易。现如今,硅单晶原材料被美国、日本完全垄断市场。

IC设计

IC设计包括芯片设计图纸和IC制图软件EDA。产品设计师按照芯片需求,用设计软件设计出具有一定功能性的芯片,使用制造的设计图纸生产芯片。

EDA软件是芯片设计制造过程中的关键技术应用,是芯片设计中最上游、最高端的产业发展。美国Synopsys公司和Cadence公司、德国MentorGraphics公司,EDA产业占领着国内大约90%的市场规模。同时在全世界EDA发展几乎也被这三家芯片设计公司垄断市场。现如今,我国的EDA设计软件相对落后,这也变成被美国牵制的一个关键点。

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晶圆代工

台积电和三星是芯片晶圆代工的领导者,其中台积电晶圆代工占领全世界50%的市场规模。现如今,台积电7nm芯片生产制造过程已变成主力军,5nm芯片生产制造也实现了批量生产。国内的中芯国际与台积电有着12代的差距,现如今中芯国际最高批量生产生产制造过程是14nm。因此高端的芯片制造也变成了美国压制中国的火力点。

封装测试

封装测试是芯片制造过程的之后一个步骤,关键技术相对简单。封装和测试是两道工艺流程,封装是把芯片包装起来,空出外部接触的鬓脚;测试则是检验芯片的性能是否满足设计需求。这一步骤基本可以单独实现。芯片制造的过程不仅产业链长、技术复杂,而且工业制造要求高。目前,没有一个国家能独立完成。全球化经济可以各司其职,实现利益最大化。但出现分歧后,却成为限制企业发展的绊脚石压力也是动力,激发我国早日实现独立自主、自力更生的目标

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