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光刻機難造,“芯”基建昂頭

2020-06-03 09:22 牛得汀EO

導讀:“芯片是信息產業(yè)的核心、現(xiàn)代工業(yè)的靈魂,是保障國家安全、支撐經濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產業(yè)。芯片強則產業(yè)強,芯片興則經濟興?!薄铝ξ骷瘓F董事局主席胡成。


隨著中美貿易摩擦的持續(xù)升級,美國在高科技領域對中國的封鎖愈加嚴格,“國產替代”成為新時期最強音。新基建核心是算力,涉及到人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網等幾乎新基建的所有領域。算力的重要性無需多言,但要想獲得強大的算力則離不開先進的芯片。

近年來中國科技企業(yè)如華為、阿里巴巴、百度等在AI芯片不斷加大研發(fā)投入,與以NVIDIA為代表的海外芯片領頭羊企業(yè)在芯片設計上的差距越來越小。

但剛才提到的,其實都是芯片設計。然而,即使中國掌握了全球頂尖的芯片設計技術,我們還面臨一個更巨大的問題:沒辦法把先進的芯片造出來。

要想制造先進的芯片必須要有頂尖的光刻機。

知乎有個熱議的問題:光刻機和氫彈哪個更難搞?從問題就能看出光刻機的制造難度有多大。當前最先進的光刻機是由荷蘭ASML公司制造出的EUV光刻機3400C,每臺售價達1.2億美元,重180噸,零件超過10萬個,運輸時能裝滿40個集裝箱,安裝調試時間超過一年。

EUV光刻機3400C

EUV光刻機集合了數(shù)學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域的頂尖技術,制造難度之大無法想象。因此中國在90年代時選擇了“造不如買,買不如租”的策略,導致大量進口芯片,養(yǎng)肥了Intel,國內自有的芯片產業(yè)卻被摧毀。

中國目前最先進的光刻機生產商是上海微電子裝備公司(SMEE),它可以做到的最精密的加工制程是90nm,相當于2004年最新款的Intel奔騰四處理器的水平,差不多落后了15年。

而到了近年來中美貿易戰(zhàn)時候,美國更是限制封鎖了大量高端科技的“卡脖子”技術。中國的半導體工藝始終發(fā)展緩慢,光刻機被禁售是一個主要因素,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。中芯國際在2018年向ASML采購了一臺EUV光刻機,但在美國的阻撓下至今未到貨。

只有不依賴別人,才不會受制于人。美國對中興、華為等企業(yè)進行的制裁,無疑是敲響了警鐘。

事實上,近年來半導體一直熱度不斷,從大基金一期到大基金二期,國家投入到半導體的資金十分龐大:大基金一期首期募集到1387.2億元,撬動超5145億元社會融資。

億歐數(shù)據(jù)梳理了大基金一期的部分標的,以當前市值除去投資時市值,計算得出中位投資增幅達158.24%,其中兆易創(chuàng)新和北方華創(chuàng)等表現(xiàn)搶眼的企業(yè)更是分別達到405.97%和321.73%的增幅。

2020年4月28日,國家集成電路產業(yè)投資基金二期(大基金二期)和上海國盛集團完成了首個投資項目“紫光展銳項目”的投資,共注資45億元。

紫光展銳——虎賁T7520

雖然我國已在半導體工藝領域取得了顯著的進步,但由于光刻機及歷史因素,我國半導體集成電路工藝與發(fā)達國家仍有著不小的差距,但在歷史的長河里,我們用芯片的代價爭取了寶貴的時間,換回了世界頂級的計算力基礎設施——云計算。作為新基建的橋梁,云計算則能夠進一步刺激我國半導體制造工藝技術的迅速發(fā)展。

同時,集成電路也和新基建息息相關,是新基建的底層支撐力。無論是5G基建、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心,還是人工智能、工業(yè)互聯(lián)網,都離不開芯片的算力、數(shù)據(jù)處理能力。比如5G基站需要基帶芯片、FPGA芯片、光通信芯片;云計算需要CPU、GPU、NPU;充電樁需要功率芯片、電源管理芯片、控制芯片等等。

兩會建言“芯”基建

新基建的七大領域其實是建立在芯片基建的基礎之上,強化國內的半導體產業(yè),早日實現(xiàn)國產替代刻不容緩,但是這不是一朝一夕能夠實現(xiàn)的,需要長期有目標規(guī)劃的持續(xù)發(fā)力,2020年兩會期間,人大代表委員們提供了不少解題的建議和對策。

中國工程院院士、中星微集團創(chuàng)始人鄧中翰建議由國家全力推進芯片等“卡脖子”領域的國產自主替代工作,更好發(fā)揮政府作用,有效彌補市場失靈;對國產自主產品進一步減免增值稅;加強知識產權保護。

傳感器芯片領域,中國四聯(lián)儀器儀表集團有限公司董事長向曉波建議大力發(fā)展我國自主半導體MEMS傳感器芯片核心技術與產業(yè)化,目前MEMS半導體傳感器制約著我國工業(yè)裝備安全自主可控發(fā)展。

關于汽車芯片,民革中央在《加快車規(guī)級芯片研發(fā),推動新能源車與儲能發(fā)展》的提案中提到,車規(guī)級芯片被國外廠商壟斷,我國應該集中力量支持技術路線明確的芯片研發(fā)項目,將車規(guī)級芯片技術突破列入國家重點研發(fā)計劃新能源汽車專項計劃重點研究任務。

集成電路人才的培養(yǎng)話題也愈發(fā)受到重視。全國政協(xié)委員、中科院微電子所副所長周玉梅,全國政協(xié)委員、中國科學院院士郝躍均呼吁加快集成電路一級學科的設立。

結語

雖然我國用芯片的代價換回了云計算的珠峰,但如果不是當年借助美國的芯片讓PC在中國普通家庭里快速普及,就不會有上億的互聯(lián)網人口,也不會有如此多龐大的數(shù)據(jù),阿里、華為、百度等也就不會有建立大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的互聯(lián)網環(huán)境。在美國云計算公司如亞馬遜、谷歌、微軟等的全球擴張浪潮中,我們可能無法占到一席之地。

用塔勒布的話來說:“這是一個不確定的世界,不要妄圖預知未來。我們需要不斷的試錯,迭代,在變化中不斷的適應改變自己,當下就是最好的時光?!?/p>