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第81章 芯片产业的挑战

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制造芯片首先需要进行IC设计,IC设计需要工程师拥有很强的专业能力,需要无数的实验,有时候为了验证一个猜想就需要进行上百次的实验,每一次实验需要进行一次芯片的制造,所需要花费的资金无以计数,并不是一朝一夕可以实现的。

但是方浩拥有完整的芯片设计图,这些图纸在23世纪科技星球都是古董般的存在,但是在这个世界都是一等一的顶尖科技。

辉煌科技准备制造一款嵌入式处理器,代号辉煌一号,这种芯片采用ARM架构,仿制23世纪的型号彩虹处理器,是23世纪科技星球两百年前有名的主控芯片,甚至超过了PC端的CPU,它的推出当时震撼了整个科技界。

里面的一些硬件设计原理都是非常新的东西,比如阻抗匹配,放大参数设计等等,这款芯片比现在地球上的芯片设计技术先进十多年左右。

虽然有图纸,但是将这些图纸变成现实还需要这些工程师的努力研究,电路里面的参数还需要他们一一计算,而且方浩并不打算直接把这些图纸送给辉煌科技,而是通过暗中传输记忆传授的方式启发里面有潜力的人,让他们共同参与,完成IC版图的设计。

国产芯片中比较有代表性的是龙芯,2001年由中科院计算机所成立课题组研制,花了16年时间,耗费了1.8万亿资金,在2017年发布龙芯3号,但由于微结构上的差距,龙芯基本只能达到英特尔和AMD芯片性能的35%左右。

性能差距如此大,耗费时间如此长,但龙芯还不算完全自主研发的CPU。龙芯是花钱买了MIPS公司的结构授权,在此基础上实现自主研发创新。

世界上有能力设计生产电脑CPU的国家仅有美国、台湾省,有能力设计生产手机SOC芯片的国家数量会在中国、美国的基础上增加韩国。

国产CPU还没有完全自主研发设计的,如果追根溯源,国产CPU的设计大致有以下几种:

破解、打磨别人的CPU,典型的如汉芯,大家可自行网络搜索;

获得别人授权,在此基础上加入自己的设计,典型如华为海思,获得ARM授权后,再自行设计,苹果、三星、高通和联发科也是如此,但苹果、高通的二次”魔改“能力要高一些,所以A系列芯片和骁龙芯片是很好的手机SOC芯片,它们俩掐架时,别人就是看的份。

直接买全套方案,代表有超算太湖之光用的申威系列CPU,购买结构授权,再从上到下自主设计,比如龙芯CPU,虽然不是完全自主研发设计,但绝大部分是自己的东西;

还有一个问题,造得出芯片不是本事,能带着一大帮人陪你玩才是真厉害,英特尔之所以成为X86架构CPU霸主,关键是因为它成功构建了X86架构的生态系统,竞争对手想另起炉灶搞其它架构的CPU,没有人陪你玩,产品卖不出去,赚不到钱,企业只能关门。这也是国产芯片需要购买授权的原因,加入对方市场生态。

芯片、只要加入市场生态,设计就不算难,全球芯片设计公司最多曾超过100家,经过优胜劣汰,现在也有五六十家。

而芯片制造的厂家,现在不超过十家,第一梯队三家:英特尔、台积电和三星,基本形成寡头垄断格局。

国产芯片的短板不在设计、封装和测试,就在生产上。和台积电等巨头相比,国产芯片生产制程工艺至少落后三代,在芯片代工生产市场,落后一代就意味着淘汰,落后三代就等于是废物。

其次还有瓦森纳协定,瓦森纳协定卡住了全世界的脖子,中国虽然科技实力雄厚,人才不缺乏,可是没有下面五家设备制造商的设备,但中国的厂商向五大设备制造商下单,由于瓦森纳协定限制,拿到的却是技术落后五年的设备,想要制造先进芯片就是做梦。

全球瓦森纳协定五大半导体设备制造商:

1.韩国AM公司,前身是阿尔法精工株式会社,全球领先的半导体、平板显示和太阳能光伏行业精密材料工程解决方案供应商,是韩国高精度机械设备的领导者,产品应用于工件的精磨、研磨、切割、和抛光,保持着低故障率和易维护性。

2.荷兰ASML高端光刻机制造商,集合近乎完美的德国机械工艺以及世界顶级光学厂商德国蔡司镜头,再加上美国提供的光源,ASML迅速发展,高端光刻机市场基本被垄断,为半导体生产商提供光刻机及相关服务,在极紫外光(EUV)领域,目前处于垄断地位,曾经一台高端设备卖到了5亿欧元,而且有钱都要排队到十年后。

3.LamResearch,电浆蚀刻设备商,主要设计、制造、销售、维修及服务使用于积体电路制造的半导体处理设备,包括客户服务、备用零件的供应、产品升级、产品蚀刻、沉积、去除光阻及清洁等服务,并还制造、销售一系列的研磨、叠置及精密抛光等设备。

4.KLA-Tencor,图案光罩检测的主要供应商,为半导体制造商提供光罩检测系统,用于工艺开发和批量生产过程中的缺陷检测、原料检测、设备监控和进程控制。

5.DainipponScreen,后道检测设备领先企业,致力于集成电路测试技术的开发,拥有种类完善的半导体后道测试台和分选机,在主要的三种清洗设备市场中,迪恩士都是当之无愧的龙头。在单晶圆清洗设备市场,迪恩士市场占有率高达54.9%;自动清洗台由于技术门槛相对较低,市场参与者较多,但是迪恩士市场占有率仍达到了50%以上;而在洗刷机市场迪恩士也有着60%-70%的市场占有率,可以说迪恩士是清洗设备市场中当之无愧的龙头。

如果没有主神空间,方浩技术再强也没有信心制造世界一流的芯片,打造一个垄断全世界的芯片产业,光是瓦森纳协定就可以卡住辉煌科技的脖子。

光刻机这些设备在现代社会是有钱都买不到的高科技物品,可是在23世纪中并不算什么,有很多设备可可以替代,比如1纳米工艺的3D打印机,这种可以打印1纳米大小的设备完全可以打印出7纳米制程的CPU,只是效率无法比得上光刻机,不过做打印芯片做研究是可以了。

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