中国芯:道阻且长,行则将至
2021-03-15萧惑之
萧惑之
去岁以来,“中国芯”几乎成为国人的“心病”,冀望芯片自主化研制的情结从来没有像现在这样纠结。面对残酷的现实,芯片供应链被自诩为自由市场经济的政客阉割了;若突破瓶颈,唯有自力更生研发制造芯片。为应对企图“一剑封喉”的霸凌行径,华为及中科院等单位,励志破解芯片领域之怪圈,把卡脖子的“一纸清单”变成科研攻关的“军令状”,这就是中国人的志气!
衡量半导体产业强弱的尺度,业界多从“设计水平、材料供应、制造设备和生产工艺”等层面考察。诸如,日本在材料和制造设备方面具有明显优势,但生产环节弱。台积电在生产上具有显著优势,但制造设备能力薄弱。华为在设计上显示出实力,但其它层面尚缺乏竞争力。“工欲善其事,必先利其器”。对生产芯片而言,“器”就是光刻机。时下,全球能够生产高端光刻机的,唯有荷兰阿斯麦独占鳌头。EUV光刻机一台报价高达10亿美元!还因国家而异,商贾选边下菜碟,不卖给你想要的货。
世人皆知,当今世界没有任何一个国家可以独立制造芯片,芯片产业是各国先进技术集智集优的结晶。即使美国在芯片业占主导地位,也无法独立造出。在芯片生产中,光刻机必不可少。尽管目前荷兰阿斯麦(ASML)是世界上唯一有能力生产高端紫外光刻机的公司,但在其17家核心供应商中,一半源自美国,其余为德国、瑞典、法国的公司。诸如,EUV光刻机的镜头由德国蔡司垄断,激光技术为美国Cymer公司所有,法国公司提供关键的阀门。可见,光刻机是人类智慧的结晶,是多国合作的宁馨儿。我国有几家公司已经有能力生产一些芯片设备,问题是,在设备产业链的上游还必须用美国公司垄断的技术。
倪光南院士曾分析指出,虽然国内芯片产业在 7nm 技术上受到制约。但依靠中国现有的技术,依然可以生产 14nm等制程的芯片,这对华为来说是一条出路。因为7nm、5nm 的先进制程的芯片,往往是用在手机上,即使不能生产7nm、5nm等先进制程的芯片,也只是影响手机业务,大部分科技产品使用 14nm、28nm 的芯片已绰绰有余。倪光南还透露,国内有 28nm 的光刻机。至少能够让华为其它的业务不缺芯片,保证营收和研发投入,从而实现技术突破。28nm的光刻机改良后,能生产14nm的芯片;中国企业中,目前只有中芯国际具备14nm制程制造能力。中芯国际可腾出更多的DUV光刻机,集中力量其研发EUV光刻机,突破7nm的工艺难关。
知己知彼百战不殆,倪光南院士指出:中国芯片的设计能力,仅次于美国,位居世界第二。中国芯片制造能力薄弱,中国最大的芯片制造公司排名约居世界第五位。另外,计算机设计、仿真工具等,还高度依赖国外提供,例如飞机、汽车、集成电路等设计、仿真软件,都是国外垄断的,我们和国外比存在不小的差距。
芯片的基础材料是半导体。让人欣慰的是我国第三代半导体研发将纳入“十四五”规划,关注第三代半导体可以应用到的领域,尤其是第三代半导体能否成为中国芯弯道超车的机会,是一个很重要的课题。
别开生面,另辟蹊径,变危为机。一种新型材料出现了!中科院传出8英寸石墨烯单晶圆研发成功,并且开始批量投产。这一技术的突破,中国芯片有望弯道超车。业内专家深知,时下的硅基芯片精度已然接近极限,摩尔定律似乎要被打破。据悉,台积电在3nm甚至2nm芯片已经取得重大突破,想要再上层楼,还没有概念,因为硅基芯片撞到了天花板。而中科院研发的石墨烯单晶与硅基芯片不同,属于碳基,相比起硅基芯片有两大优势,无需高端的光刻机也能够生产出高端的芯片;在性能上表现更加出色,是传统硅基芯片的数倍,且具备稳定性。
凡电子产品,都离不开芯片。中国想要在芯片上有所超越,形成自家体系,“顶尖人才、完善政策、雄厚资本和前沿设备缺一不可”。当下最为“卡脖子”的主要是“一流的设备”。试想,随着5G时代的到来,中国5G发展是我们的“领跑”项目,手机应用程序世界居首。在“中国芯”的研发上,坚持走自己的路,借鉴世界各国的成功经验。要牢记历史的经验,“核心技術是我们最大的命门。真正的核心技术是花钱买不来的、市场换不到的”。还是那句老话——道阻且长,行则将至;行而不辍,未来可期。